Trong lĩnh vực kỹ thuật chiếu sáng, tác động của nó lên môi trường và nhận thức của con người, các khái niệm nền tảng về cường độ sáng, cùng các thông số như độ chói và độ thoát sáng, cung cấp những hiểu biết quan trọng về ánh sáng.
Dựa trên nền tảng này, chúng ta mở rộng sang khái niệm độ chói, giúp tinh chỉnh khái niệm cường độ sáng bằng cách liên quan nó đến vùng diện tích cụ thể mà ánh sáng phát ra. Chỉ số này có tầm quan trọng cốt yếu trong việc đánh giá ảnh hưởng của ánh sáng đối với thị giác người, cũng như tác động của nó đến mọi khía cạnh, từ thẩm mỹ trong thiết kế kiến trúc đến chức năng chiếu sáng trong các không gian làm việc.
Độ chói là gì
Trong lĩnh vực thiết kế chiếu sáng, độ chói là một khái niệm quan trọng, thể hiện mức độ cao thấp của nguồn sáng theo cảm nhận của mắt người. Nó định lượng cường độ ánh sáng phát ra hoặc phản xạ từ một bề mặt theo một hướng cụ thể.
Độ chói không chỉ ảnh hưởng đến thoải mái mà còn có thể gây hại cho thị giác. Các yếu tố chính tác động đến độ chói bao gồm cường độ sáng, diện tích bề mặt và góc chiếu sáng.
Ảnh hưởng của cường độ sáng đến độ chói
Cường độ sáng mô tả mức độ “mạnh” của nguồn sáng tại một điểm nhất định trong không gian và là yếu tố chính gây ra độ chói. Ví dụ, một bóng đèn LED thông thường có thể có cường độ sáng khoảng 300 candela, nhưng một đèn pha xe hơi có thể dễ dàng đạt đến 150,000 candela, gây ra mức độ chói mạnh khi nhìn trực tiếp vào nó.
Khi cường độ sáng này được tập trung vào một diện tích nhỏ trên võng mạc, nó có thể vượt quá ngưỡng chịu đựng của mắt, dẫn đến mất tạm thời khả năng thích ứng với ánh sáng bình thường và làm giảm thị lực tạm thời.
Tác động của diện tích bề mặt nguồn sáng
Diện tích bề mặt của nguồn sáng hoặc bề mặt phản chiếu có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chói. Nguyên tắc cơ bản là: bề mặt phát sáng càng lớn, ánh sáng càng được phân tán đều, giảm bớt cường độ ánh sáng tập trung tại một điểm.
Ảnh Hưởng của Góc Chiếu Sáng
Mối quan hệ giữa góc chiếu sáng và độ chói có thể được giải thích qua định luật Lambert về cường độ sáng phát ra, theo đó cường độ sáng phát ra từ một bề mặt lý tưởng phản xạ đồng nhất giảm theo cos() khi góc tăng.
Điều này có nghĩa là ánh sáng phát ra trực tiếp từ một nguồn sáng ( = 0 độ, cos() = 1) sẽ mạnh nhất và khi hướng quan sát dịch chuyển xa khỏi nguồn sáng, cường độ sáng giảm đi và do đó giảm độ chói. Tuy nhiên, khi ánh sáng chiếu từ một góc cụ thể vào mắt, nó có thể tập trung ánh sáng vào một khu vực nhỏ của võng mạc và tạo ra cảm giác chói mắt mạnh hơn.
Độ sáng của một bể mặt theo một hướng cụ thể được biểu thị bẳng công thức sau đây:
Lθ : Độ sáng theo một hướng cụ thể, được đo bằng candela trên mét vuông (cd/m2).
Iθ : Cường độ sáng theo hướng quan tâm, được đo bằng candela (cd).
δa : Diện tich thực tế của bề mặt phát sáng hoặc phản xạ, được đo bằng mét vuông (m2 ).
cosθ : Cosin của góc θ giữa hướng mắt và pháp tuyến (vuông góc) với bề mặt.
Công thức này đo lường cường độ sáng của đèn hoặc bề mặt sáng. Giá trị L cho biết mức độ sáng của đèn hay bề mặt đó và ảnh hưởng đến cảm giác chói mắt khi nhìn trực tiếp hoặc gián tiếp.
Chỉ số UGR (Unified Glare Rating)
Trong các ứng dụng thực tế, để đánh giá độ chói tổng thể, chúng ta sử dụng chỉ số UGR (Unified Glare Rating). Chỉ số này được sử dụng để đánh giá mức độ chói gây khó chịu trong một môi trường chiếu sáng nhất định do trong môi trường đó có nhiều đèn hoặc bề mặt phát sáng hơn.
UGR dựa trên các yếu tố sau: cường độ sáng của các nguồn sáng, vị trí tương đối của chúng so với người quan sát, và đặc tính của môi trường xung quanh như độ phản xạ của bề mặt. UGR cung cấp một giá trị số định lượng mức độ chói gây khó chịu.
Chỉ số UGR được sử dụng rộng rãi trong thiết kế chiếu sáng, đặc biệt trong các không gian làm việc. Mục đích là đảm bảo rằng mức độ chói nằm trong ngưỡng chấp nhận được, không gây ảnh hưởng tiêu cực đến người sử dụng không gian đó.
UGR được phát triển bởi Ủy ban Chiếu Sáng Quốc Tế (CIE) và là một phần của tiêu chuẩn chiếu sáng châu Âu EN 12464-1. Chỉ số này giúp nhà thiết kế ánh sáng đánh giá và so sánh khả năng gây chói của các hệ thống chiếu sáng khác nhau.
Chỉ số UGR có thang điểm từ khoảng 10 đến 30, với giá trị thấp hơn biểu thị mức độ chói thấp hơn và do đó được coi là thoải mái hơn:
Dưới 19: được coi là thoải mái cho hầu hết các hoạt động.
Từ 19 đến 22: có thể chấp nhận được nhưng đôi khi vẫn gây cảm giác khó chịu cho người nhạy cảm.
Trên 22: thường được coi là khó chịu và có thể gây rối loạn thị giác đáng kể, ảnh hưởng đến hiệu suất công việc.
Trong trường hợp của UGR = 19, nó chỉ ra rằng mức độ chói trong môi trường đó được coi là chấp nhận được cho hầu hết mọi hoạt động và không gây ra cảm giác khó chịu đáng kể. Đây là một mục tiêu phổ biến trong thiết kế chiếu sáng văn phòng, nơi mà việc giảm thiểu độ chói là rất quan trọng để đảm bảo sự thoải mái và hiệu quả làm việc.