Xác định độ chói trong thiết kế chiếu sáng

Độ chói đóng vai trò then chốt trong thiết kế chiếu sáng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự thoải mái và hiệu suất làm việc của người sử dụng. Bài viết này sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách tính toán và kiểm soát độ chói, cùng các yếu tố ảnh hưởng và tiêu chuẩn liên quan.

Độ chói (Luminance) là lượng ánh sáng phát ra hoặc phản xạ từ một bề mặt và đi vào mắt người quan sát, được đo bằng candela trên mét vuông (cd/m²). Độ chói quá cao có thể gây chói lóa, giảm khả năng nhìn và gây khó chịu.

Tuy nhiên, trong thiết kế chiếu sáng, chúng ta thường sử dụng Hệ số chói lóa UGR (Unified Glare Rating) để đánh giá mức độ chói lóa của hệ thống. UGR là một tiêu chuẩn quốc tế không có đơn vị đo lường cụ thể, mà được sử dụng để so sánh mức độ chói lóa giữa các thiết kế chiếu sáng khác nhau.

Tại sao UGR sử dụng để đánh giá độ chói trong thiết kế chiếu sáng

Không chỉ độ sáng của nguồn sáng: UGR không chỉ xem xét độ sáng (luminance) của các nguồn sáng mà còn đánh giá cách mà ánh sáng được phân phối và lan truyền trong không gian. Điều này bao gồm cả ánh sáng trực tiếp từ nguồn sáng và ánh sáng phản xạ từ các bề mặt xung quanh.

Phân phối ánh sáng trong không gian: UGR xem xét sự phân phối của ánh sáng trong không gian, nghĩa là cách ánh sáng chiếu sáng các bề mặt khác nhau và sự phân bố độ chói trên các bề mặt đó. Điều này giúp xác định xem ánh sáng có được phân phối đều đặn hay có những điểm chói lóa gây khó chịu.

Góc nhìn của người quan sát: UGR tính toán dựa trên góc nhìn của người quan sát, xem xét vị trí của người sử dụng so với các nguồn sáng và bề mặt được chiếu sáng. Góc nhìn này ảnh hưởng đến cảm nhận của người quan sát về mức độ chói lóa. Một nguồn sáng có thể gây chói lóa nhiều hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào vị trí và góc nhìn của người quan sát.

L_b​: Độ chói của nền (background luminance) tính bằng cd/m².

L_s​: Độ chói của nguồn sáng (source luminance) tính bằng cd/m².

ω: Góc đặc (solid angle) của nguồn sáng nhìn từ mắt người quan sát, tính bằng steradian.

P: Chỉ số vị trí (position index) của nguồn sáng so với người quan sát.

Phạm vi UGR: Giá trị UGR thường nằm trong khoảng từ 10 đến 30. Các giá trị phổ biến như:

UGR < 13: Không có chói lóa.

13 ≤ UGR < 16: Mức độ chói lóa thấp.

16 ≤ UGR < 19: Mức độ chói lóa trung bình.

19 ≤ UGR < 22: Mức độ chói lóa cao.

UGR ≥ 22: Mức độ chói lóa rất cao và gây khó chịu.

Độ chói của nguồn sáng (source luminance)  

Độ chói của nguồn sáng, là một đại lượng đo lường mức độ sáng mà một nguồn sáng phát ra trong một hướng cụ thể. Nó được định nghĩa là lượng ánh sáng phát ra từ một diện tích đơn vị của nguồn sáng, tính theo đơn vị candela trên mét vuông (cd/m²). Độ chói phản ánh cường độ sáng và khả năng phát sáng của nguồn sáng từ góc nhìn của người quan sát.

Trong đó

F_L: Quang thông tổng của đèn

I₀: Cường độ sáng theo hướng nhìn của người quan sát (cd)

As: Diện tích nguồn sáng (m)

Cosθ: Góc theo hướng nhìn (Deg)

Góc khối

Góc đặc, hay còn gọi là góc khối, được đo bằng đơn vị steradian (sr). Đây là một đại lượng hình học được sử dụng để mô tả phần không gian ba chiều mà một nguồn sáng chiếu sáng. Góc đặc giúp xác định diện tích bề mặt mà ánh sáng từ nguồn sáng bao phủ khi chiếu vào một điểm nhất định.

Góc khối giúp xác định cách ánh sáng từ nguồn sáng phân bố trong không gian. Điều này quan trọng trong việc xác định độ chói của một nguồn sáng cụ thể từ góc nhìn của người quan sát. Góc khối lớn hơn thường dẫn đến độ chói thấp hơn vì ánh sáng được phân bố rộng hơn trên bề mặt.

Chỉ số vị trí (Position Index)

Chỉ số vị trí (Position Index) thể hiện vị trí tương đối của nguồn sáng so với người quan sát trong các không gian làm việc hoặc sinh hoạt, nơi người sử dụng thường di chuyển và thay đổi góc nhìn. Chỉ số này giúp đánh giá mức độ chói lóa từ nhiều góc độ khác nhau, đảm bảo ánh sáng không gây khó chịu ở bất kỳ vị trí nào.

Điều này có nghĩa là chỉ số vị trí đo lường cách vị trí của nguồn sáng ảnh hưởng đến cảm nhận của người quan sát về độ chói lóa. Nó không chỉ xem xét khoảng cách mà còn cả hướng và góc nhìn của người quan sát đối với nguồn sáng.

Vị trí tương đối của nguồn sáng có ảnh hưởng lớn đến mức độ chói lóa mà người quan sát cảm nhận. Nguồn sáng ở gần hoặc trong tầm nhìn trực tiếp của người quan sát sẽ gây ra nhiều chói lóa hơn so với nguồn sáng ở xa hoặc ngoài tầm nhìn trực tiếp.

Trong đó

R: Vị trí đèn the hướng nhìn

T: Khoảng cách giữa hướng hình thẳng và vị trí đèn

H: Chiều cao giữa đèn và mắt người

Độ chói nền.

Khi ánh sáng chiếu vào các bức tường trong phòng, ngoài ánh sáng trực tiếp, nó còn phản xạ lại, tạo ra độ chói trên các bề mặt. Sự phản xạ này có thể gây chói lóa, ảnh hưởng đến sự thoải mái và tầm nhìn của người dùng.

Độ chói của nền (Lb) là mức độ sáng phản xạ từ các bề mặt xung quanh, thường là tường, tại vị trí người quan sát. Đây là yếu tố quan trọng để đánh giá mức độ chói lóa trong hệ thống chiếu sáng, giúp đảm bảo môi trường sống và làm việc thoải mái, hiệu quả.

E_w: Độ sáng đến tường được tính toán

E_w(D): Độ sáng trược tiếp đến tường được tính toán

E_w(D)= DF(W) × F_L × MF / A_W

DF_(w): Hệ số phân phối

F_L: Quang thông đèn

MF: Hế số bảo trì

A_w: Diện tích tường