Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng

Dành cho các đ−ờng rất rộng 
Yêu cầu để đảm bảo động đồng đều theo ph−ơng ngang là: h ≥ 0,5 l 4.6 
- Kiểu trục giữa 
Đ−ợc sử dụng khi đ−ờng đôi có dải đất phân cách ở giữa, sự bố trí nh− vậy chỉ cho 
phép sử dụng một cột có hai đầu nhô ra. 
Yêu cầu để đảm bảo động đồng đều theo ph−ơng ngang là: h ≥ l. 4.4,a 
- Khi nguồn cung cấp là dây treo, các đèn đ−ợc treo theo trục đ−ờng bằng các cột đỡ 
t−ơng đối xa nhau. Cách bố trí này đảm bảo tầm nhìn rất tốt và rất ít gây loá mắt. Nó mới 
đ−ợc sử dụng ở Pháp, mặc dù th−ờng đ−ợc sử dụng ở Bắc âu, lý do chính là khía cạnh 
thẩm mỹ của dây treo. Cũng cần l−u ý rằng việc bảo d−ỡng các đèn bố trí kiểu này gây trở 
ngại cho việc đi lại vì cần có xe cầu thang đỗ trên đ−ờng. 
4.2.1.3 Khoảng cách cực đại giữa các đèn 
Tính đồng đều của độ chói theo chiều dọc con đ−ờng quyết định sự lựa chọn khoảng 
cách giữa hai bộ đèn liên tiếp và nó phụ thuộc vào: 
ƒ Kiểu đèn 
ƒ Kiểu bố trí đèn 
ƒ Độ cao đặt đèn 
Khoảng cách cực đại của các đèn emax có thể xác định theo tỷ số (e/h)max theo bảng 
4.3 sau. 
(e/h)max theo kiểu đèn 
Kiểu bố trí đèn 
Che hoàn toàn Nửa che 
Một bên, đối nhau 3 3,5 
Kỹ thuật chiếu sáng 
 36
So le 2,7 3,2 
Từ bảng trên, biết độ cao treo dền ta xác định đ−ợc khoảng cách cực đại giữa các 
đèn. h
h
ee ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= maxmax 4.7 
4.2.1.4 Xác định quang thông yêu cầu của đèn (ph−ơng pháp tỷ số R) 
CIE định nghĩa tỷ số R là tỷ số giữa độ rọi trung bình (Etb, lx) và độ chói trung bình 
(Ltb, cd/m
2) của mặt đ−ờng, nghĩa là. 
tb
tb
L
E
R = 4.8 
Các trị số R phụ thuộc vào loại mặt đ−ờng và kiểu đèn, xác định bằng thực nghiệm 
theo bảng 4.4. 
tb
tb
L
E
R = 
Mặt đ−ờng bê tông Lớp phủ mặt đ−ờng 
Kiểu đèn 
Sạch Bẩn Sáng Trung bình Tối 
Mặt đ−ờng lát
Che hoàn toàn 12 14 14 20 25 18 
Nửa che 8 10 10 14 18 13 
Khi độ chói trung bình mong muốn đã cố định, độ rọi cần phải thực hiện càng cao 
khi mặt đ−ờng càng tối; trong nhiều tr−ờng hợp nên sử dụng lớp phủ mặt đ−ờng màu sáng. 
Độ rọi trung bình của mặt đ−ờng đ−ợc xác định từ công thức 4.8. 
 Etb = R.Ltc 4.9 
Trong đó: Ltc là độ chói tiêu chuẩn cho ở bảng 4.1 
Quang thông cần thiết của đèn để đảm bảo độ chói yêu cầu xác định nh− chiếu sáng 
nội thất (công thức 3.4), cụ thể là: 
UV
RLel tc
d =φ 4.10 
Trong đó: l và e các kích th−ớc của đ−ờng (hình 4.3 và 4.6) 
 Ltc độ chói trung bình của mặt đ−ờng (bảng 4.1) 
 R tỷ số thực nghiệm (bảng 4.4) 
 U hệ số lợi dụng quang thông của đèn 
 V hệ số suy giảm quang thông 
 a. Hệ số lợi dụng quang thông U 
Kỹ thuật chiếu sáng 
 37
Đó là tỷ số phần trăm quang thông do đèn phát ra chiếu lên mặt đ−ờng (diện tích l.e) 
so với quang thông bức xạ của đèn, nghĩa là: 
 %100
 xạ bức dèn do thông Quang
(e.l) tích diện xuống chiếu thông Quang=U 4.11 
Đối với đèn chiếu sáng đ−ờng phố, hệ số sử dụng U này phụ thuộc vào góc nhị diện 
từ đèn nhìn xuống mặt đ−ờng. Hình 4.6 thể hiện hai tr−ờng hợp có thể xảy ra đối với góc 
nhìn này. Trong mỗi tr−ờng hợp đều có thể chia góc nhị diện thành hai phần nhỏ. Lờy trục 
đèn làm trục của các nhị diện nhỏ: phần phía tr−ớc [h, l2] và phần phía sau [h, l1]. T−ơng 
ứng với chúng, quang thông bức xạ của đèn cũng chia làm hai phần: Phần phía tr−ớc – 
bức xạ trong nhị diện tr−ớc và phần phía sau – bức xạ trong nhị diện sau. 
Hình 4.6 Hai tr−ờng hợp phân bố quang thông của đèn
Kỹ thuật chiếu sáng 
 38
Tr−ờng hợp đầu quang thông là tổng của nhị diện tr−ớc và sau, do đó hệ số lợi dụng 
quang thông tổng là: 
 U = Ut + Us 4.11a 
Tr−ờng hợp sau: 
 U = Ut - Us 4.11b 
Các nhà chế tạo th−ờng cho các hệ số này trên một đồ thị. Hình 4.7 thể hiện các giá 
trị th−ờng dùng nhất. 
c. Hệ số suy giảm quang thông 
Là nghịch đảo của hệ số bù suy giảm gặp trong chiếu sáng trong nhà (3.4), nh−ng về 
bản chất thì t−ơng tự giống nhau. 
Do sự già hóa của các đèn và sự bám bẩn của pha đèn, hệ số này đ−ợc tính đối với 
thời gian làm việc một năm. 
V1 hệ số suy giảm quang thông do đèn già đi, tính theo thời gian đèn hoạt động, 
bảng 4.5 
Hình 4.7 Biểu đồ xác định hệ số lợi dụng quang thông
Kỹ thuật chiếu sáng 
 39
Thời gian Đèn natri cao 
áp 
Đèn ống huỳnh 
quang 
Bóng huỳnh 
quang 
Đèn natri áp 
suất thấp 
3000 h 
6000 h 
V1 = 0,95 
0,90 
0,90 
0,85 
0,85 
0,80 
0,85 
0,8 
9000 h 0,85 0,80 0,75 
V2 hệ số suy giảm quang thông do đèn bị bám bụi, bảng 4.6 
Môi tr−ờng không khí Đèn không có chụp Đèn có chụp 
Bẩn 0,65 0,7 
Sạch 0,90 0,95 
L−u ý rằng sau khi lau sạch, một bộ đèn trở lại chất l−ợng ban đầu, điều này không 
thể đ−ợc đối với tr−ờng hợp bóng không đ−ợc bảo vệ. Khi ta coi tuổi thọ của đèn là 20 
năm việc dùng chụp bảo vệ là tất nhiên. 
Hệ số già hóa bằng : 
ầuĐbanngôthquang
mănmộtsauènĐbộcủangôthQuang
V.VV 21 == . 4.12 
4.2.1.4 Xác định khoảng cách giữa các đèn 
Ta có thể xác định quang thông của đèn cần phát ra sau một năm : 
UV
RLel tb
.
...=Φ ènĐ 4.13 
Đầu tiên loại đèn đ−ợc xác định bằng các xem xét về hiệu quả ánh sáng, tuổi thọ và 
sự thể hiện màu, sau đó đối với một loại bộ đèn đã cho cần phải tìm cách bố trí để đảm bảo 
có hệ số sử dụng tốt nhất, số l−ợng cực tiểu của bộ đèn cần đặt cũng nh− việc sử dụng đèn 
hiện có trên thị tr−ờng. 
Còn có nhiều điều l−u ý khác hạn chế sự lựa chọn của ng−ời thiết kế nh− các chỉ dẫn 
về sử dụng mặt đất và phần ngầm, tần suất lau rửa đèn dự kiến, chi phí phục vụ việc vận 
hành và bảo d−ỡng của thiết bị. 
4.2.2 Ph−ơng pháp độ chói điểm 
Yêu cầu khả năng nhìn rõ cho thấy nếu chỉ tính đến các độ rọi ngang là không đủ 
trong việc chiếu sáng công cộng. 
Các nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình và tiến hành “tại chỗ” đã chọn một hình 
hộp màu xám mỗi cạnh (20x20x20) cm3, tạo nên độ t−ơng phản, độ chói của vật quan sát 
LV với độ chói trên mặt đ−ờng Lđ = Ltb. 
 2,0=−=
d
dV
L
LL
K là tiêu chuẩn nhìn rõ 
4.2.3.1 Độ chói của đ−ờng 
Kỹ thuật chiếu sáng 
 40
Lớp phủ mặt đ−ờng không phản xạ ánh sáng theo chiều vuông góc (L = ρE/π = 
const). 
ở một điểm P bất kỳ (hình 4.8) hệ số phản xạ phụ thuộc vào các thông số góc : 
γ - góc tia tới. 
β - góc lệch của hình chiếu của đèn trên mặt đ−ờng với ph−ơng quan sát. 
α - góc quan sát nhìn thấy điểm P. 
Điều này do mặt đ−ờng không phản xạ ánh sáng theo cách khuếch tán hoặc phản xạ 
đều mà hệ số phản xạ của nó phụ thuộc ng−ời quan sát. 
Do đó độ chói liên hệ với độ rọi bằng hệ số chói q(α, β, γ) sao cho L = q.E. 
Trong thực tế góc α gần bằng 10 đối với ng−ời lái nhìn mặt đ−ờng, q chỉ còn phụ 
thuộc vào β và γ. Đối với một đèn có chiều cao h phát c−ờng độ sáng I về điểm P : 
( ) ( ) 2.32 h
I
Rcos
h
I
.,qL γβ=γγβ= 
Hệ số R (β, γ) = q (β, γ) . cos3γ gọi là hệ số độ chói qui đổi và có −u điểm là phối 
hợp với các giá trị q lớn với các giá trị cos3γ nhỏ và ng−ợc lại. 
Ng−ời ta tìm đ−ợc R(β, γ) bằng thực nghiệm đối với các lớp phủ mặt đ−ờng khác 
nhau khi thay đổi vị trí t−ơng đối của nguồn phát có c−ờng độ sáng I đối với một mẫu quan 
sát cố định. 
Các giá trị R đ−ợc cho trong các bảng theo β và tgγ. 
4.3.2.2 Phân loại các lớp phủ mặt đ−ờng 
Không có mối quan hệ rõ ràng giữa hai loại chất phủ mặt đ−ờng và các đặc tính 
quang học của nó. Sự đa dạng của các hạt, chất kết bám và các ph−ơng pháp thi công 
đ−ờng làm thay đổi tính chất phản xạ của mặt đ−ờng. Sự mài mòn do xe cộ qua lại và các 
điều kiện khí quyển cũng có tác động đến tính chất phản xạ của mặt đ−ờng. 
Để tiêu chuẩn hóa, CIE đã xác định 4 loại lớp phủ mặt đ−ờng ký hiệu từ R1 đến R4 
theo các hệ số sau đây : 
• Hệ số nhìn rõ Q0 : 
Đó là giá trị trung bình của hệ số độ chói q. 
∫
∫
Ω
Ω=
d
dq
Q
.
0 tích phân trong khoảng tất cả các bán cầu trên. 
Q0 đặc tr−ng cho khả năng phản chiếu trung bình và th−ờng dao động từ 0,05 (tối) 
đến 0,11 (sáng). 
• Các hệ số sử dụng S1 và S2 : 
Kỹ thuật chiếu sáng 
 41
( )
( )0,0R
2,0R
S1 = với R(β, tgγ) ở đây β = 0 và tgγ = 0 hoặc 2. 
S1 càng lớn khi mặt đ−ờng càng sáng. 
Ta l−u ý rằng hệ số này phải bằng 0,09 đối với lớp phủ theo định luật Lambert. 
( )0,0R
Q
S 02 = chỉ dùng để xác định S1. 
Việc phân loại tiến hành với các lớp phủ khô và đã làm việc nhiều tháng, chủ yếu 
dựa trên S1. 
Cấp S1 S1 điển hình Q0 điển hình 
R1 
R2 
R3 
R4 
< 0,45 
0,45 - 0,85 
0,85 - 1,35 
> 1,35 
0,25 
0,58 
1,11 
1,55 
0,10 
0,07 
0,07 
0,08 
ứng với các lớp phủ sau đây : 
R1 bitum có d−ới 15% vật liệu nhân tạo màu sáng hoặc 30% đá rất sáng. 
Các viên sỏi đa số màu trắng hoặc 100% đá màu rất sáng. 
Bêtông xi măng. 
R2 bitum có từ 10 đến 15% chất màu trắng nhân tạo. Bitum có nhiều hạt kích th−ớc 
lớn hơn 10mm. 
Nhựa đ−ờng đổ sau khi thi công, ở trạng thái mới. 
R3 bitum nguội có các hạt d−ới 10mm nh−ng có kết cấu chắc. 
R4 đổ nhựa đ−ờng sau nhiều tháng sử dụng. 
Các độ rọi qui đổi R(β, tgγ) đ−ợc cho cuối ch−ơng theo tỷ số khoảng 104. 
Ví dụ 655 đọc là → R = 0,0655. 
4.3.2.3 Tính toán độ chói 
Đoạn đ−ờng chọn là hình chữ nhật giữa hai cột đèn liên tiếp cột đầu cách ng−ời 
quan sát 60m. 
Đoạn đ−ờng có thể nằm bên phải hoặc bên trái ở một phần t− chiều rộng đ−ờng và 
quan sát một loạt điểm theo mắt l−ới. 
• 2 điểm trên đ−ờng theo trục ngang. 
Kỹ thuật chiếu sáng 
 42
• 3,6 hoặc 9 điểm theo trục dọc tuỳ theo các cột đèn cách nhau d−ới 18, 36 hoặc 
54m. 
Đừng quên tính đến các đèn ở phía tr−ớc hoặc phía sau vùng tính toán có ảnh h−ởng 
đến (hình 15.2). 
Các dữ liệu cần thiết cho việc tính toán là : 
- Các đặc điểm hình học của bố trí đèn. 
- Các đặc tính quang học của lớp phủ mặt đ−ờng R(β, tgγ) đối với các loại từ R1 đến 
R4. 
- Các đặc tính quang học của bộ đèn : các chỉ số phản xạ do nhà chế tạo cho d−ới 
dạng bảng I(C, γ) và công suất của đèn. 
- Mạng l−ới các điểm tính toán. 
Một ch−ơng trình máy tính nh− “Roadstar” tính toán các độ rọi điểm và độ chói đối 
với ng−ời quan sát bên phải và bên trái rồi tính các giá trị trung bình cũng nh− độ đồng đều 
chung của độ chói U0 = Lmin/Ltrung bình (tất cả các điểm xết đến) và độ đồng đều dọc U1 = 
Lmin/Lmaxi theo từng làn đ−ờng lấy giá trị nhỏ nhất.