Ánh sáng
Kiến thức về ánh sáng
Ánh sáng truyền đi với dạng sóng điện từ. Nguồn sáng là sóng điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được và dải bước són của nó là 380nm-780nm (nm:nanomet, 1nm = 10^-9 m). Những tia 780nm là tia hồng ngoại, sóng radio… và những tia ngắn hơn 380nm là tia cực tím, tia X, tia vũ trụ…
Phần ánh sáng nhìn thấy được chia thành bảy ánh sáng đơn sắc cơ bản: đỏ, vàng, cam, xanh lục, xanh lam, tím.
Ánh sáng, giống như tất cả bức xạ điện từ khác, truyền theo đường thẳng với tốc độ 300000 km/s trong môi trường chân không. Khi ánh sáng đi qua một chất như nước hoặc không khí, tốc độ có thể bị chậm lại.
Tỉ số giữa vận tốc ánh sáng trong chân khong với vận tốc trong môi trường gọi là chiết suất của môi trường. Tại mặt phân cách cảu hai môi trường có chiết suất khác nhau, ánh sáng tới sinh ra hiện tượng khúc xạ và phát xạ. Ngoài ra, ánh sáng sẽ bị tán xạ, phản xạ, khuếch tán… trong quá trình lan truyền.
Đơn vị đo lường ánh sáng
Đo lường ánh sáng
Quang thông: Lượng ánh sáng do nguồn sáng ra trong một đơn vị thời gian được gọi là quang thông. Ký hiệu là φ, đơn vị là lumen (lm). Quang thông ánh sáng là đánh giá mắt người về bức xạ năng lượng.
Cường độ ánh sáng: Quang thông do nguồn sáng phát ra theo một góc chiếu sáng và theo một hướng nhất định được định nghĩa là cường độ ánh sáng theo hướng đó. Kí hiệu là I, đơn vị là candela (cd) – nghĩa là ngọn nến, I = dφ/d. Đơn vị cường độ ánh sáng là đơn vị cơ bản của trắc quang.
Độ rọi hay gọi là độ sáng: Số quang thông do một mặt chiếu đơn vị của nguồn sáng phát ra theo một phương nhất định, theo một góc chiếu sáng . Kí hiệu là E, E = d/ds, đơn vị là Lx(lux), 1 lx = 1 Lm/m2.
Độ chói hay độ sáng: là khả năng chiếu sáng có hướng trực tiếp hay gián tiếp tới mắt người gây nên cảm giác chói. Nó có đơn vị đo lường là candela/m2 (cd/m2). Nhưng cũng còn tùy thuộc vào cảm giác của mắt người, bình thường, nhạy cảm ảnh sáng hoặc khuyết tật về mắt gây nên cảm giác cho người quan sát.
Hiệu suất phát sáng: là tỷ lệ giữa quang thông do nguồn sáng phát ra với công suất điện P mà nguồn sáng tiêu thụ. Để hiểu rõ hơn về Hiệu suất phát sáng, liên hệ giữa Công suất P và Quang thông Lumen xem thêm Sự khác nhau giữ Lumen – lux -watt
Màu sắc
Kiến thức về màu sắc
Các cơ quan thị giác của con người gây ra phản ứng tâm lý của não trong kích thích màu sắc. Tức là cơ quan thị giác được kích thích bởi ánh sáng có bước sóng khác nhau, đồng thời các tín hiệu kích thích màu sắc được tạo ra và truyền lên não.
Bộ não liên tục dịch các tính hiệu màu sắc mà nó nhận thành các khái niệm về màu sắc và kết hợp chúng với trải nghiệm hình ảnh được lưu trữ trong não để diễn giải chúng để hình thành nhận thức vệ màu sắc.
Màu sắc được chia thành Achromatic và Chromatic. Achromatic đề cập đến các sắc thái khác nhau của dải màu trắng và đen. Chromatic đề cập đến các phiên bảng màu sắc khác chứ không chỉ là dải màu trắng và đen.
Do hiệu ứng cảm xúc và sự liên tường cúa sự vật khách quan, sự kích thích thị giác của màu sắc tạo ra một loạt hiệu ứng tâm lý về nhận thức màu sắc. Hiệu ứng này thay đổi theo thời gian, địa điểm và điều kiện cụ thể (chẳng hạn như ngoại hình và hình dạng, điều kiện tự nhiên, sở thích cá nhân, thói quen sinh hoạt, hình dạng và kích thước, vị trí môi trường…).
Nói chung, màu sắc có thể tạo ra cảm giác về nhiệt dộ, khoảng cách, trọng lượng, không gian và bóng tối.
Nhiệt độ màu và ứng dụng màu
Người ta sử dụng Nhiệt độ tuyệt đối (Nhiệt độ Kelvin, độ K) hoàn chính hoặc tương đối với nhiệt độ nguồn sáng để mô tả màu của màu sắc nguồn sáng (màu mà mắt người có thể nhìn thấy khi nhìn trực tiếp nguồn sáng), người ta gọi là nhiềt màu của ánh sáng. Biểu thị bằng nhiệt độ tuyệt đối K. Nhiệt màu khác nhau sẽ khiến con người có những phản ứng cảm xúc khác nhau.
Nhiệt màu thường chia thành ba nhóm:
Ánh sáng màu ấm
Nhiệt màu ấm là màu dưới 3300K. Ánh sáng màu ấm tường tự đèn sợi đốt và ánh sáng có nhiều thành phần màu đỏ hơn, mang lại cảm giác ấm, khỏe mạnh và thoải mái. Nó phù hợp cho gia đình, nhà ở, ký túc xã, bệnh viện, khách sạn và nhà hàng. Những nơi có nhiệt độ thấp hoặc cần cảm giác gia đình.
Ánh sáng trắng ấm
Còn gọi là màu trung gian, nhiều màu khoảng 3300K-5300K. Ánh sáng trắng ấm dịu nhẹ, khiến cảm xúc mọi người vui vẻ, thoái mái và yên bình. Nó như ánh sáng bình minh ban mai. Phù hợp cửa hàng, bệnh viện, nhà hàng, phòng chờ và những nơi thư giản nhẹ nhàng.
Ánh sáng lạnh
Còn gọi là ánh sáng ban ngày, nhiệt màu trên 5300K. Nguồn sáng gần với ánh sáng mặt trời giữa trưa, tạo cảm giác tươi sáng, khiến mọi người tập trung, làm việc. Nó phù hợp cho văn phòng, lớp học phòng vẽ, phòng thiết kế, phòng đọc thư viện, triễn lãm.
Kết xuất màu – Render (CRI – The Colour Rendering Index)
Mức độ mà nguồn sáng thể hiện màu sắc của vật thể được gọi là độ hoàn màu, là mức độ sống động của màu sắc. Các nguồn sáng có khả năng hiển thị màu cao có hiệu suất màu tốt hơn và màu chúng ta nhìn thấy gần với màu tự nhiên hơn. Các nguồn sáng có độ hoàn màu thấp có hiệu suất màu kém và độ lệch màu mà chúng ta thấy cũng lớn.
Tại sao lại có sự kết xuất màu khác này? Mấu chốt nằm ở đặc điểm quang phố của ánh sáng. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy được trong khoản 380nm đến 780nm. Là tài sáng đỏ, lục, lam, chàm, tím mà chúng ta nhìn thấy trong quang phổ. Nếu tỷ lệ của các màu khác nhau có trong ánh sáng phát ra tường tụ áng sáng tự nhiên thì màu sắc mắt chúng ta nhìn thấy chân thực hơn.
CRI – The Colour Rendering Index (Ra) – Chỉ số hoàn màu (CRI) đơn vị là Ra. Dùng thang đo 100 để đánh giá độ trung thực của màu sắc. Chỉ số CRI càng lới thì biến dạng màu sắc càng nhỏ và ngược lại.
Tùy theo yêu cầu thực tế mà cần thiết những nguồn sáng cho mức độ CRI cao.
Xem thêm chuyên sâu CRI là gì? Chỉ số hoàn màu và các tiêu chuẩn
Nguồn sáng
Các nguồn sáng chiếu sáng có các đặc tính quang điện khác nhau do các điều kiện chiếu sáng khác nhau. Để chọn đúng nguồn chiếu sáng, cần phải hiểu các đặc tính điện, đặc tính quang điện và các đặc tính ứng dụng của chúng.
Phân loại nguồn sáng
Việc phân loại các nguồn chiếu sáng được phân loại theo các hình thức phát xạ ánh sáng khác nhau. Nó có thể được chia thành 3 loại:
- Nguồn bức xạ ánh sáng từ nhiệt: Loại thứ nhất sử dụng dòng điện đi qua một dây dẫn điện để đốt nóng nó đến trạng thái nóng sáng để phát ra ánh sáng nhìn thấy được, là các loại đèn sợi đốt.
- Nguồn chiếu sáng của chất khí khi có đòng cao áp đi qua: Loại thứ hai là sử dụng các nguyên tử của một số nguyên tố bị kích thích bởi các điện tử để tạo ra bức xạ. Thường là đèn cao áp dùng khí hiếm như Halogen, Xenon, Heli, và vài hỗn hợp khí với kim loại,…
- Nguồn chiếu sáng từ chất phát quang khi cho dòng điện đi qua: Loại này hiện đại dùng phổ biến như đèn huỳnh quang, đèn LED. Chất phát quang chính là Phosphor.
Lựa chọn nguồn sáng
Việc lựa chọn nguồn sáng điện cần dựa trên việc triển khai các dự án chiếu sáng xanh Dự án chiếu sáng xanh nhằm tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Nội dung cụ thể là: sử dụng nguồn sáng điện hiệu suất cao, ít gây ô nhiễm môi trường.
Nâng cao chất lượng ánh sáng và bảo vệ thị lực. Nâng cao năng suất lao động và sử dụng năng lượng hiệu quả. Tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí chiếu sáng, giảm xây dựng công trình thủy điện, giảm phát thải và thoát các chất độc hại, đạt mục đích bảo vệ môi trường sống của con người.
Hạn chế của đèn sợi đốt
Đèn sợi đốt thông thường thuộc thế hệ nguồn sáng cũ, hiệu suất phát sáng thấp, tuổi thọ ngắn nên hạn chế. Nhưng nó không thể bị hủy bỏ hoàn toàn, vì đèn sợi đốt thông thường không có nhiễu điện từ và dễ điều chỉnh, thích hợp cho những yêu cầu thay đổi tần số thường xuyên.
Đây là nguồn sáng không thể thiếu để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng, chỉ báo tín hiệu, vùng núi và vùng nông thôn xa xôi có nhiều thủy điện. Ngoài ra, còn được sử dụng cho mục đích sưởi, sấy nhẹ bằng tận dụng nhiệt phát ra từ đèn.
Sử dụng đèn halogen vonfram thay thế đèn sợi đốt thông thường
Đèn halogen vonfram và đèn sợi đốt chiếu sáng chung đều là đèn sợi đốt. Dòng điện đều là sợi đốt thông qua dây tóc, đây là sản phẩm nâng cấp của đèn sợi đốt thông thường. Hiệu ứng ánh sáng và tuổi thọ của đèn halogen vonfram cao hơn gấp đôi so với đèn sợi đốt thông thường.
Do đó, ở nhiều nơi chiếu sáng như cửa sổ thương mại, phòng triển lãm (bao gồm triển lãm sản phẩm thương mại nói chung, nghệ thuật văn hóa và hiện vật lịch sử,..), và ánh sáng chụp ảnh,.. đối với những dịp cần độ hoàn màu cao, ánh sáng lạnh cao cấp hoặc ánh sáng ngưng tụ, có thể sử dụng các loại đèn halogen vonfram với cấu tạo khác nhau thay thế đèn sợi đốt thông thường để tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng chiếu sáng.
So với đèn huỳnh quang compact, đèn halogen vonfram compact có hiệu suất tương đối thấp và tuổi thọ tương đối ngắn. Tuy nhiên, nhược điểm của đèn huỳnh quang compact là kích thước của thân phát sáng lớn hơn nhiều so với đèn halogen vonfram thạch anh có cùng công suất và khó đạt được sự kiểm soát quang học của ánh sáng.
Do đó, thông thường trong trường hợp có yêu cầu nghiêm ngặt về đầu ra chùm tia, đèn halogen vonfram compact phản xạ được sử dụng. So với đèn huỳnh quang compact. đèn halogen vonfram compact cũng có ưu điểm là màu sắc đẹp và dễ điều chỉnh độ sáng.
Trong trường hợp không có yêu cầu cụ thể, đèn huỳnh quang compact nên được sử dụng càng nhiều càng tốt để thay thế đèn sợi đốt.
Sử dụng đèn LED thay thế đèn sợi đốt
So với đèn sợi đốt, quang thông trên mỗi watt do đèn LED tạo ra cao hơn gấp 5 lần so với đèn sợi đốt chiếu sáng thông thường và tuổi thọ định mức của nó gấp 10 lần so với đèn sợi đốt. Do chất lượng của đèn LED không ngừng được cải tiến và nâng cao nên chỉ số hoàn màu có thể đạt hơn 95 CRI.
Trong tình hình chiếu sáng chung, mọi người hoàn toàn có thể hài lòng chấp nhận.
Đèn LED cũng có thể được kết nối với các thiết bị cố định khác nhau để tạo thành một đèn tích hợp. Có nhiều kiểu dáng đui đèn khác nhau, có thể thay thế trực tiếp đèn sợi đốt thông thường, rất tiện lợi. Nên sử dụng đèn tuýp LED mỏng 26mm, 16mm.
Thay thế đèn sợi đốt bằng đèn LED đường kính ống mỏng p26mm, 16mm, hiệu suất phát sáng và tuổi thọ của nó cao hơn 6 lần so với đèn sợi đốt thông thường. Nó là một trong những loại đèn tốt nhất để thay thế đèn sợi đốt thông thường.
Tham khảo:
- Tachyon Light – 01/11/2021 – https://tachyonlight.com/basic-knowledge-of-lighting/
