Ch ng Xươ
Chi u sáng công nghi pế
Chi u sáng ng nghi p m t ph n không th thi u đ c trong m t ế ế ượ
nghi p. Ch ng này trình b y nh ng v n đ c b n v thi t k chi u ng ươ ơ ế ế ế
cho xí nghi p, đ ng th i đ a ra nh ng yêu ccàu v chi u sáng c a m t s ư ế
xí nghi p thông th ng. ườ
10.1 Ki ni m chung:
Trong b t c nghi p nào, ngoài chi u sáng t nhiên còn ph i ế
dùng chi u sáng nhân t o. Hi n nay ph bi n nh t đùng đèn đi n đế ế
chi u sáng nhân t o. S nh v y chi u sáng đi n nh ng uế ư ế ư
đi m sau: thi t b đ n gi n, s d ng thu n tiên, giá thành r , t o đ c ánh ế ơ ượ
sáng g n gi ng ánh sáng t nhiên.
Nh ng s li u sau đây nói lên vai trò c a chi u ng quan tr ng ế
c a chi u sáng trong XNCN. Ng i ta đã tính r ng 1 xí nghi p d t, n u ế ườ ế
đ r i tăng 1,5 l n thì th i gian đ làm các thao tác ch y u s gi m ế
8
÷
25% ; năng su t lao đ ng tăng 4
÷
5%. Trong phân x ng n u ánh sángưở ế
không đ , công nhân s ph i làm vi c trong tr ng thái cang th ng, h i m t,
h i s c kho , k t qu là gây ra hàng lo t ph ph m và năng su t lao đ ng ế ế
gi m sút. v.v Đó ch a k đ n nh ng công vi c không th làm đ c ư ế ư ượ
n u không đ ánh sáng ho c ánh sáng không gi ng ánh sáng t nhiên.ế
Ch ng h n công tác b ph n ki m tra ch t l ng máy, nhu m m u ượ
s p ch in v.v
th v n đ chi u sáng đã đ c chú ý nghiên c u trên nhi uế ế ượ ư
lĩnh v ch đi sâu nh : nghiên c u v ng n ng, chi u sáng công nghi p, ư ế
chi u sáng n , chi u sáng côngtrình ngh thu t văn hoá v.v…ế ế
Trong ch ng này ch đ c p đ n nh ng v n đ c b n nh tươ ế ơ
trong chi u sángng nghi p mà thôi.ế
10.2 Phân lo i và các hình th c chi u ng: ế
1) Chi u sáng chung, chi u sáng c c b chi u sángế ế ế
h n h p:
Vi c ch n các h th ng chi u ng đi n công nghi p (ngu n sáng s ế
d ng, th lo i v t chi u sâng) c n ph i thích h p v i nh ng đi u ki n r t ế
thay đ i (khác nhau) c a môi tr ng xung quanh. Cho nên ng i ta phân ra ườ ườ
các hình th c chi u sáng khác nhau cho phù h p v i t ng lo i hình c th . ế
a) Chi u sáng chung:ế
Là hình th c chi u sáng t o nên đ r i đ ng đ u trên toàn b đi n tích s n ế
xu t c a phân x ng. hình th c này thôgn th ng các đèn đ c treo ưở ườ ượ
cao trên tr n nhà theo m t qui lu t nào đó (HV). đ t o ra đ r i đ ng đ u
trong phân x ng.ưở
b) chi u sáng c c b :ế
c) Chi u sáng h n h p:ế
2) Chi u sáng s c :ế
3) Chi u sáng trong nhà, chi u sáng ngoài tr i:ế ế
10.3 Bóng đèn và chao đèn:
1) Bóng đèn:
2) Chao đèn:
Hai dòng đèn c b n đ c s d ng: ơ ượ Đèn s i đ t và Đèn huỳnh quang ( uư
nh c đi m và ph m vi s d ng).ượ
10.4 Các đ i l ng k thu t c b n trong chi u sáng: ượ ơ ế
1) Khái ni m chung v ánh sáng:
Chúng ta đ u bi t răng ánh sáng là nh ng b c x đi n t , tuy nhiên ch ế
nh ng b c x đi n t d i b c sóng t 380 nm đ n 760 nm (1nm=10 ướ ế -
9m) m i gây nên c d ng nhìn th y m t ng i. các b c xai trong d i ườ
b c sóng này s có tác d ng lên t bào th n kinh ng m c m tyướ ế
ra c m giác nhì th y m t ng i. đ c g i “ánh ng”. Trong d i ườ ượ
b c x này t ng ng v i các b c sóng khác nhau s t o ra các m u s t ươ ướ
khác nhau:
Trong ph nhìn th y c a m t ng i, thì m t ng i l i c m giác nh y ườ ườ
c m nh t v i b c x b c sóng 550 nm (t ng ng v i m u vàng ướ ươ ư
chanh). T c là m t s có c m giác sáng nh t ánh sáng m u vàng chanh.
B ng th c nghi m ng i ta đã y d ng đ c đ ng cong đ nh y c a ườ ượ ườ
m t c cong đ c xây d ng ki m tra v i m t s đông ng i m t ượ ượ ườ
t t).
Đ nh y t ng đ i: ươ
ĐN: Đ nh y t ng đ i c a m t V ươ
λ
v i ánh sáng b c sóng ướ
λ
t s
gi a công su t b c x b c sóng 550 nm v i công su t b c x b c sóng ướ ướ
λ
, C n thi t đ đ c c m giác v đ sáng nh nhau c a m t” ế ượ ư
λ
λ
P
P
V550
=
V
λ
1
V550 = 1
380 760
550
Tím Đ
Cam
Vàng
Chàm Xanh
lam
Xanh
lá cây
B c x t
ngo iB c x h ng
ngo i
Ph nhìn th y c a m t ng i ườ
550 700400
λ
(nm)
1
0
V
λ
2) Quang thông: F
Thông th ng các ngu n sáng đ u b c x ra v i các ánh ng b cườ ướ
sóng khác nhau th t 0 ư
t l phân b các b c ng cũng ươ
khác nhau, v y đ đánh g đ sáng c a m t ngu n sáng ng i ta ườ
đ a ra khái ni m v quang thông. Quang thông th c ch t là ph n công su tư
qui đ i v b c x m u vàng chanh (b c song 550 nm) c a ngu n sáng và ướ
đ c xác đ nh b ng bi u th c sau:ượ
=0dPVF
λλλ
).().(
V(
λ
) - đ nh y c a m t theo
λ
.
P(
λ
) - hàm phân b năng l c b c x theo ượ
λ
. (phân b công su t theo
λ
).
F - đ c g i là quang thông c a ngu n sáng.ượ
ĐN: “ Quang thông đ c tr ng cho đ l n c a thông l ng h u íc (công su t ư ượ
h u íc) c a ngu n sáng qui v ánh sáng m u vàng chanh.
+ Đ n v đo c a quang thông là lumen vi t t t là: lmơ ế
1lm =
W
680
1
c a b c x vàng chanh.
3) Góc kh i: dω
Là ph n không gian hình nón có đ nh n m t i tâm c a ngu n ng và có
đ ng sinh t a trên chu vi c a m t đ c chi u sáng”.ườ ượ ế
+ Đ n v đo c a góc kh i là ơ Steradian vi t t t là ế st.
+ Góc kh i 1 st là góc kh i có đ nh t i m m t m t c u t ng t ng ch n ưở ượ
trên m t c u đó m t di n tích b ng bình ph ng bán kính c a m t c u đó. ươ
4) C ng đ sáng: ườ Iα
Ta th y r ng quan thông c a ngu n sáng phát ra theo các h ng trong ướ
không gian th ng không đ ng đ u (do các nguông sáng th ng ườ ườ
không đ i x ng). v y ng i ta đ a ra m t đ i l ng đ c tr ng cho s ườ ư ượ ư
phân b quang thông nhi u hay ít theo c h ng khác nhau c a nguông ướ
sáng.
ĐN: C ng đ sáng c a 1 ngu n ng theo m t ph ng nào đó, ườ ươ
l ng quang thông mà ngu n g i đi trong m t đ n v c kh i n m theoượ ơ
ph ng y”.ươ
ω
α
α
d
dF
I=
Đ n v đo ơ candera vi t t t là ế cd
1 candera =
steradian1
lumen1
+ Khái ni m v : đ ng cong phân b c ng đ sáng c a đènườ ườ
Đ th n ti n cho thi t k chi u ng, thông th ng các nch t o bóng ế ế ế ườ ế
đèn th ng đ a ra các bi u đ phân b c ng đ sáng theo các h ngườ ư ườ ướ
khác nhau trong không gian. Tuy nhiên cùng m t ki u đèn l i đ c thi t k ượ ế ế
v i nhi u kích c v công su t khác nhau m c dù chung v n cùng m t
m t qui lu t phân b c ng đ sáng. Chính v y các tài li u thi t k ườ ế ế
chi u sáng l i xây d ng bi u đ chi u sáng c a đèn qui c quangế ế ướ
thông là 1000 lm cho các ki u lo i đèn. (HV)
5) Đ r i: E
Đ đánh giá đ chi u sáng c a m t ngu n sáng lên m t b m t c a m t ế
v t b t kỳ, ng i ta đ a ra khái ni m v đ r i. Th c ch t l ng quan ườ ư ượ
thông (m t đ quang thông trên b m t c a m t v t).
ĐN: Đ r i c a m t m t ph n quang thông đ nế trên m t đ n v di n ơ
tích c a m t đó”.
90
0
90
0
60
0
30
0
30
0
60
0
0 0 0 0
S
d
ω
R
S
R90
0
d
ω
= 1st
dS
dF
E=
[lux] vi t t t là lx.ế
1lux = 1lm/1m2
6) Tính ch t quang h c c a v t:
Năng l ng b c x đi đ n b m t c a v t đ c chi u sáng s g m baượ ế ượ ế
ph n: + Ph n b v t ph n x l i; + ph n b v t h p thu và m t ph n khác
s đi xuyên qua v t. V i các lo i v t ch t khác nhau t l này s khác
nhau, m ct ng các b c x y v n không đ i theo đ nh lu t b o toàn
năng l ng.ượ
τρα
wwww ++=
Trong đó: W - năng l ng chi u t i v t.ượ ế
W
α
- năng l ng b v t h p th .ượ
W
ρ
- năng l ng b v t ph n x l i.ượ
W
τ
- năng l ng đi xuyên qua v t.ượ
Đ đánh giá tính ch t quang h c khác nhau c a v t. Ng i ta đ a ra các ườ ư
h s đ c đánh giá b ng t s gi a c năng l ng t ng năng l ng ượ ượ ượ
nh n đ c t v t. ượ
H s h p th :
w
w
α
α
=
H s ph n x :
H s xuyên qua
w
w
τ
τ
=
Các h s trên có liên h v i nhau thông qua h th c sau:
1=++
τρα
7) Đ r i tiêu chu n: Etc
Căn c vào tính ch t công vi c, vào đi u ki n đ m b o s c kho c a công
nhân, vào kh năng cung c p đi n c a m i n c ướ
Ban b nh ng tiêu
chu n v đ r i tiêu chu n cho c lo i hình công vi c khác nhau (B ng
10-3; 10-4) là tiêu chu n đ r i c a n c ta. ướ
Khi thi t k c n ph i căn c vào các tiêu chu n đó đ tính toán.ế ế
Trong th c t v n hành xu t hi n b i, b ng, khói th bám o ế
bóng đèn, làm gi m quang thông c a đèn. v y khi thi t k chi u ng ế ế ế
c n ph i tăng thêm tiêu chu n đ r i b ng cách nhân nó v i các h s d
tr ghi trong b ng (10-5).
10.5 Thi t k chi u ng:ế ế ế
1) nh ng s li u ban đ u:
Công vi c thi t k tr c tiên là ph i thu th p các s li u ban đ u bao g m: ế ế ướ
+ M t b ng c a PX, m t b ng XN, v trí cácy móc trong PX.
+ M t c t c u PX, XN c a nhà x ng ưở
t đó n đ nh đ cao treo đèn.
+ Đ c đi m c a qui trình công ngh (m c chính xác c a các lo i hìnhng
vi c đang có trong PX,XN. Đ l n c a v t c n quan sát, m c đ c n phân
bi t m u s c ..v.v…)
Xác đ nh các tiêu chu n v đ r i c n thi t cho ế
các khu v c thi t k . ế ế
2) Cách b trí đèn:
Cách b trí và l p đ t đèn là công vi c ti p theo trong ph n thi t k chi u ế ế ế ế
sáng, nó ph thu c vào nhi u y u t khác nhau c a khu v c s n xu t, nh ế ế ư
đ cao c a nhà x ng, nhà x ng có tr n ho c không có tr n, nhà x ng ưở ưở ưở
c u tr c hay không c u tr c..v.v… Ph n d i đây ch đ c p đ n ướ ế
vi c b trí đèn cho hình th c chi u sáng chung hình th c này s d ng ế
nhi u đèn. V n đ là ph i xác đ nh đ c m tch h p lý nh t v trí t ng ượ ươ
đ i gi a các đèn v i nhau, gi a các đèn v i tr n nhà, gi a các d y đèn v i
t ng. Vì các y u t này nh h ng tr c ti p đ n đ r i c a m t đ cườ ế ưở ế ế ượ
chi u sáng ế
B trí đèn:
Ng i ta đã ch ng minh đ c r ng n u b trí đèn nh s đ a) thì hi uườ ượ ế ư ơ
qu cao nh t n u L ế a = Lb. Còn s đ b) thì L ơ b =
3
La hi u qu cao
nh t.
Trong th c t vi c b trí đèn còn ph thu c vào h th ng ngang c a ế
nhà x ng n các kho ng cách trên c g ng tuânth đ c t t nh t.ưở ượ
Kho ng cách t cách đ y đèn đ n t ng bao quanh nên đ c gi trong ế ườ ượ
ph m vi:
l = (0,3
÷
0,5).L
Lb
La
l
Lb
La
La
a) B trí đèn theo hình ch nh t b) B trí đèn theo hình thoi
Trong đó: l – kho ng cách t d y đèn đ n t ng bao quanh. ế ườ
L – kho ng cách gi a các d y đèn.
Đ cao treo đèn: Đ cao treo đèn đ c đ c tính t tâm c a bóng đèn ượ ượ
đ n b m t công tác (HV).ế
3) Tính tn chi u sáng:ế
Sau khi đã nghiên c u ch n ph ng án và qui cách b trí đèn, lo i đèn ta ươ
ti n hành tính toán chi u sáng. Th c ch t xác đ nh ng su t c a cácế ế
đèn đ đ t đ c các tiêu chu n đã ch n. N i dung chính c a ph ng pháp ượ ươ
tính công su t chi u sáng bao g m: ế
+ Căn c vào Etc đã ch n phù h p v i t ng lo i công vi c trong phân
x ng. ưở
nh t ng ng su t chi u sáng, công su t cho t ng đèn, s ế
l ng bóng đèn..ượ
+ Ki m tra đ r i th c t . N u khu v c thi t k chi u sáng có yêu c u cao ế ế ế ế ế
v ánh sáng thì sau khi tính toán công su t chi u sáng, ch nng su t c ế
th cho các đèn s d ng, thì công vi c cu i cùng c a thi t k chi u sáng là ế ế ế
tính toán ki m tra. N i dung chính c a công vi c này chúng ta ph i xác
đ nh đ c đ r i t i thi u (E ượ min) và đ r i tôia đa (E max). sau đó tính toán h
s đi u hoà.
>=
max
min
E
E
β
T l qui đ nh (Theo qui ph m)
Các ph ng pháp tính toán công su t chi u sáng g m m t s ph ngươ ế ươ
pháp chính:
Ph ng pháp su t ph t i chi u sáng.ươ ế
Ph ng pháp quang thông.ươ
Ph ng pháp đi m.ươ
a) Ph ng pháp su t ph t i chi u sáng:ươ ế đây ph ng pháp g n đúngươ
d a trên kinh nghiêm th t k v n hành th c t , ng i ta t ng k t l i đ c ế ế ế ườ ế ượ
su t ph t i chi u ng cho m t s khu v c m vi c đ c thù trên m t đ n ế ơ
v di n tích s n xu t. Chung ta n u bi t đ c di n tích c n tính toán chi u ế ế ượ ế
sáng th nhanh chóng xác đ nh đ c công su t c n cho chi u sáng ượ ế
theo công th c sau:
SpP 0cs .=
Trong đó: p0 - su t ph t i chi u sáng [W/m ế 2] tra b ng.
S [m2] di n tích c n tính toán chi u sáng (di n ch m t b ng nhà ế
x ng).ưở
Ph ng pháp v a nêu ch dùng đ c l ng trong vi c d ki n ph t iươ ướ ượ ế
ho c ng cho nh ng n i yêu c u không cao v thi t k chi u sáng. ư ế ế ế
Ph ng pháp ươ quang thông ph ng pháp đi mươ nh ng ph ng pháp ươ
chính đ tính toán chi u sáng cho nh ng n i yêu c u cao v chi u ế ơ ế
sáng. Hai ph ng pháp này d a trên tinh th n chính sau: Đ r i nh nươ
đ c t b t k m t b m t nào cũng bao g m có hai ph n:ượ
E = Et + Ep
Trong đó: Et - là đ r i nh n tr c ti p t các ngu n sáng. ế
Ep - là đ r i nh n đ c gián ti p t c v t ph n x . ượ ế
+ Nhóm ph ng pháp ươ quang thông ch y u quan tâm đ n đ r i nh n ế ế
gián ti p qua các v t ph n x l i. Th ng đ c áp d ng cho TK chi uế ườ ượ ế
sáng trong nhà, cs h i tr ng, phòng h p v.v… n i mà s l ng bóng đèn ườ ơ ượ
có quá nhi u và v t ph n x ánh sáng l i đáng k .
+ Nhóm ph ng pháp ươ đi m thì ng c l i ch quan tâm đ n ph n đ r iượ ế
nh n tr c ti p t c đèn. Th ng đ c dùng cho vi c thi t k chi u sáng ế ườ ượ ế ế ế
ngoài tr i ho c các đ ng hâm ng m, n i mà các v t ph n x quá ít ho c ườ ơ
v i h s ph n x quá th p. Ph n d i đây s trính b y chi ti t t ng ướ ế
ph ng pháp.ươ
10.6 Tính toán chi u ng theo ph ng pháp h s sế ươ
dung quang thông:
Nh ph n trên đã trình b y ph ng pháp này ch y u đ c áp d ng đư ươ ế ượ
tính toán chi u sáng trong nhà. Theo ph ng pháp này toàn b quangế ươ
thông phát ra t các đèn (F
Σ
dèn) ch có m t s nào đó đ n đ c b m t c a ế ượ
di n ch c n TK-CS ta g i là ph n quang thông h u íc (F hu íc). T đó ta có
h s s d ng quang thông đ c xác đ nh theo bi u th c sau: ượ
0den
uÝch
sd Fn
F
F
F
K.
==
Trong đó:
Fhuu íc ho c F
Σ
- T ng quang thông chi u t i di n tích s n xu t. ế
F
Σ
den - T ng quang thông pháp ra c a t t c các đèn.
F0 - Quang thông phát ra t 1 đèn (gi thi t khu v c cs ch s d ng m t ế
lo i bóng đèn).
n - T ng s ng đèn s d ng.
Ksd - H s s d ng quan thông.
hc
h
H
hc – Kho ng cách t tr n đ n đèn. ế
h - Đ cao c a m t làm vi c.
H - Đ cao treo đèn.
Quan h gi a H, L có quan h h p
lý. Trong các s tay th ng cho: ườ
B n thân h s s d ng quang thông là tham s ph thu co nhi u y u ế
t khác nhau (vào cách b trí đèn, o lo i đèn, vào h s ph n x c a
tr n, n n, t ng và các v t xung quanh). Tuy nhiên v i m t s tham s ph ườ
thu c bi t tr c nh lo i đèn, cách b trí ng h s ph n x c a tr n, ế ướ ư
t ng, n n thì ng i ta th xác đ nh đ c h s K ườ ượ sd b ng các ph ng ươ
pháp th c nghi m. Trong th c t ng i ta y d ng b ng tra K ế ườ sd theo (lo i
đèn,
ϕ
;
ρ
tr;
ρ
t;
ρ
n ..).
M t khác ta có th xác đ nh đ c t ng l ng quan thông c n thi t ượ ượ ế
cho đi n tích s n xu t theo công th c:
F
Σ
= Kdtr. Etb . S
Etb - đ r i trung bình [lx].
S - di n tích c n TK-CS [m 0].
Kdtr – h s d tr tính đ n vi c bám b i b n vào bóng đèn khi l p đ t. ế
Thông th ng trong các tài li u chi u sáng ng i ta chi cho tr cườ ế ườ ướ
Emin (b ng tra). Tuy nhiên gi a E ư min Etb quan h ph thu c ph
thu c vào cách b trí đèn (vào kho ng cách g a các d y đèn đ cao
treo đèn. Trong th c t z=E ế min/Etb ph thu c vào L/H và thông th ng z=0,8 ườ
÷
1,4. T đó n u ta đã b trí đèn r i thì t L/H có th tra đ c z ế ượ
Etb = Emin /z; đi u đó cũng có nghĩa là ta có th xác đ nh đ c quang thông ượ
c n thi t cho m i bóng đèn. ế
sd
dtr
0Knz
SEK
F..
.. min
=
Ngoài ra n u bi t đ c Fế ế ượ 0 chúng ta có th tìm đ c lo i bóng đèn th c t ượ ế
c n s d ng
tra bóng đèn (P0 ; Udm).
0cs PnP .=
Tr ng h p n u chúng ta ch a b trí đèn tr c t cta ch a bi t tr c nườ ế ư ướ ư ế ướ
(s l ng bóng đèn). Thì chúng ta cũng th xác đ nh đ c t ng quang ượ ượ
thông c n thi t cho khu v c c n TK-CS theong th c sau: ế
sd
dtr
0Kz
SEK
FnF .
..
.min
==
Sau đó n u ta ch n m t lo i bóng đèn c th có trên th tr ng ế ườ
Đèn (P0 ;
F0; Udm), trên c s đó ta có s l ng bóng đèn c n thi t cho khu v c c nơ ượ ế
TK-CS:
sd0
dtr
KFz
SEK
n..
.. min
=
Chú ý : H s s d ng quang thông có th tra đ c t các b ng tra: ượ
Ksd = f (lo i đèn;
ϕ
;
ρ
tr n;
ρ
t ngườ ;
ρ
n n )
Trong đó
ϕ
- đ c g i ch s hìng d ng c a căn phòng. đ c xácượ ượ
đ nh theo chi u dài, chi u r ng c a căn phòng và đ cao treo đèn.
).(
.
baH
ba
+
=
ϕ
Trong đó: a, b - chi u dài và chi u r ng c a căn phòng c n TH-CS.
H - là đ cao treo đèn.
Trình t tính toán theo ph ng pháp h s s d ng quang thông: ườ
10.7 Tính tn chi u sáng theo ph ng pháp đi m:ế ươ
Trong ph ng pháp này nh ph n trên đã gi i thi u chúng ta ch quanươ ư
tâm đ n đ r i chi u tr c ti p t các đèn t i và vì v y chúng ta s tính đế ế ế ư
r i t m t đèn đ n m t di n tích ds (t i đi m A) nh HV. ế ư
Xác đ nh đ r i c a đèn t i m t đi m:
T khái ni m v góc kh i ta có dS=R 2.d
ω
. Tuy nhiên ph n di n tích trong
(HV) c a chúng ta không n m th ng góc v i tia t i. Mà pháp tuy n c a nó ế
t o v i tia t i m t góc
β
và vì v y ph n di n tích vuông góc v i tia t i th c
ch t s là:
β
ω
cos
.dR
dS
2
=
Măt khác l ng quang thông t đèn g i t i di n tích dS theo h ng ượ ườ
α
th xá đ nh theo bi u th c:
R
α
d
ω
dS
H
I
α
β
P
β
- Góc t o b i pháp tuy n c a dS ế
v i tia t i.
α
- Góc t o b i đ ng th ng đ ng ườ
v i tia t i.
R - Kho ng cách t đèn t i điêm A.
H - Đ cao treo đèn.
A