Các khái niệm cơ bản (1)

I. 1 Quang thông , lumen (lm)

Trong kỹ thuật chiếu sáng, cùng một năng lượng bức xạ nhưng lại gây ra hiệu quả cảm nhận ánh

sáng khác nhau đối với mắt tuỳ theo bước sóng của nó. Đường cong hiệu quả ánh sáng V(ë)  đánh giá ảnh

hưởng này. Về phương diện sinh lý, các đại lượng tương quan bức xạ được đánh giá theo tác động của

chúng đến thị giác, do đó ta định nghĩa quang thông là phần năng lượng của sóng điện từ được đánh giá

bằng mắt người theo tác động của nó

 Đơn vị quang thông là lumen (lm)

Quang thông là đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguồn bức xạ ánh sáng trong không gian.  Bảng 1.2 cho quang thông của một số nguồn sáng thông dụng.

Bảng 1.2 Quang thông của một số nguồn sáng thông dụng

Nguồn sáng Quang thông (lumen)

Đèn sợi đốt 60W 685

Đèn compact 11 W 560

Đèn huỳnh quang 40W 2700

Đèn Na cao áp  400W 47.000

Đèn Halogen kim loại 2 kW 180.000

 

I.2 Cường độ sáng I, candela (cd)

Nói chung, các nguồn sáng thường bức xạ không đều trong không gian. Để đặc trưng cho khả năng phát xạ của nguồn sáng và luôn gắn liền với một phương cho trước người ta dùng khái niệm cường độ sáng.

Trước tiên, ta xét góc khối , là góc không gian thường sử dụng trong kỹ thuật chiếu sáng , cường

độ sáng theo một phương bằng giới hạn của tỷ số của quang thông d trên một đơn vị góc khối

Đơn vị cường độ sáng là candela, viết tắt là cd, là một trong 7 đơn vị cơ bản của hệ SI (System International) . Từ tháng 10-1979 CIE đưa ra định nghĩa mới của candela: Candela là cường độ sáng theo một phương của nguồn sáng đơn sắc có tần số 540.1012 Hz (bước sóng 555 nm) có cường độ năng lượng theo phương này là 1/683 oát trong góc khối một steradian.

Cường độ sáng của một số nguồn sáng thông dụng được cho trong bảng 1.3.

Bảng 1.3   Cường độ sáng của một số nguồn sáng

Nguồn sáng Cường độ sáng (candela)

Ngọn nến 0,8 theo mọi phương

Đèn sợi đốt 40 W 35 theo mọi phương

Đèn sợi đốt 300 W có bộ phản xạ 1500 ở tâm chùm tiaĐèn Halogen kim loại 2 kW

có bộ phản xạ

14.800 theo mọi phương

250.000 ở tâm chùm tia

            Để biểu diễn sự phân bố cường độ sáng trong không gian người ta thường sử dụng hệ toạ độ cực mà gốc là nguồn sáng và đầu mút là các vectơ cường độ sáng.

Trong thực tế, biểu đồ này được biểu diễn trong mặt phẳng hoặc nửa mặt phẳng bằng cách vẽ đường cong cắt bề mặt này bởi một số mặt phẳng kinh tuyến xác định. Với các nguồn đối xứng tròn xoay thì chỉ cần cắt bởi một mặt phẳng kinh tuyến

SteradianBách khoa toàn thư mở Wikipedia

Minh họa cho 1 đơn vị góc khối.

Steradian (ký hiệu: sr) là đơn vị SI của góc khối. Nó được dùng để mô tả độ lớn tương đối giữa vật thể và một điểm quan sát cho trước trong không gian ba chiều. Khái niệm tương tự steradian trong mặt phẳng hai chiều là radian. Cái tên steradian xuất phát từ stereos trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là khối và radius trong tiếng Latinh có nghĩa là tia. Tương tự radian, steradian là đơn vị không có thứ nguyên, 1 sr = m2·m-2 = 1.

[sửa] Định nghĩa

1 steradian được định nghĩa là góc khối của một mặt chiếu có diện tích r2 trên hình cầu bán kính r đối với tâm của hình cầu đó.

Xét phần mặt chiếu có dạng chóp cầu diện tích A = 2πrh, ta có 2πrh = r2, suy ra . Tương ứng với góc khối 1 steradian trong mặt phẳng cắt của chóp cầu sẽ là góc đỉnh 2θ, có:

Mô tả hai chiều của góc khối bên trong mặt nón.

Như vậy 1 steradian tương ứng với mặt nón xoay góc 2θ ≈ 1,144 rad hoặc 65,54°. Góc khối của toàn bộ mặt cầu như vậy sẽ có độ lớn 4π steradian.

[sửa] Ước số

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và tài liệu về: Steradian

Ước số Tên Ký hiệu100 steradian sr10–1 decisteradian dsr10–2 centisteradian csr10–3 millisteradian msr10–6 microsteradian µsr10–9 nanosteradian nsr10–12 picosteradian psr10–15 femtosteradian fsr10–18 attosteradian asr10–21 zeptosteradian zsr10–24 yoctosteradian ysr

[sửa] Xem thêm Góc khối

Thể loại: Đơn vị dẫn xuất trong SI | Đơn vị tự nhiên | Đơn vị góc

I.3  Độ rọi (độ chiếu sáng) E, lux (lx)

Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, là mật độ quang thông  trên bề mặt có diện tích

S.Đơn vị độ rọi là lux, là mật độ quang thông của một nguồn sáng 1 lumen trên diện tích 1 m2. Khi mặt

được chiếu sáng không đều độ rọi được tính bằng trung bình đại số của độ rọi các điểm.

Khái niệm về độ rọi, ngoài nguồn còn liên quan đến vị trí bề mặt được chiếu sáng.

Bảng 1.4 Độ rọi trên một số bề mặt thường gặp

Địa điểm được chiếu sáng Độ rọi (lux)

Ngoài trời giữa trưa nắng 100.000

Ngoài trời giữa trưa đầy mây 10.000

Trăng tròn 0,25

Phòng làm việc 300-500

Lớp học 300-400

Đường phố về ban đêm 20-50

 

I.4 Độ chói, L - cd/m2

Khi ta nhìn vào một nguồn sáng hoặc một vật được chiếu sáng, ta có cảm giác bị chói mắt. Để đặc trung cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt, người ta đưa ra định nghĩa độ chói. Các nguyên tố diện tích của các vật được chiếu sáng nói chung phản xạ ánh sáng nhận được một cách khác nhau và tác động như một nguồn sáng thứ cấp phát các cường độ sáng khác nhau theo mọi hướn

Để đặc trưng cho các quan hệ của nguồn sáng (nguồn sơ cấp và nguồn thứ cấp) đối với mắt cần phải bổ sung vào cường độ sáng cách xuất hiện ánh sáng.

Quan hệ này có thể được minh họa bằng nhận xét sau đây: ví dụ một đèn sợi đốt 40 W thực tế phát ra cùng một quang thông, nghĩa là cùng một cường độ theo mọi hướng dù bóng đèn bằng thủy tinh trong hay thủy tinh mờ. Tuy nhiên đối với mắt ta cảm thấy  chói hơn khi bóng đèn bằng thủy tinh trong so với bóng thuỷ tinh mờ.

Người ta định nghĩa độ chói L theo một phương cho trước, của một diện tích mặt phát sáng dS là tỷ số của

cường độ sáng dI phát bởi dS theo phương này và diện tích biểu kiến của dS

Ta nhận thấy độ chói của một bề mặt bức xạ phụ thuộc vào hướng quan sát mà không phụ thuộc

vào khoảng cách từ nguồn đến điểm quan sát. 

Về sau chúng ta sẽ thấy độ chói đóng vai trũ cơ bản trong kỹ thuật chiếu sáng, nó là cơ sở của các khái niệm về tri giác và tiện nghi thị giác.

Độ chói mới phản ánh chất lượng chiếu sáng, còn độ rọi chỉ phản ánh số lượng chiếu sáng mà thôi.

Bảng1.5 cho độ chói của một số nguồn thông dụng. Độ chói của bề mặt phản xạ ánh sáng theo một phương còn gọi là độ trưng.

Bảng 1.5 Độ chói của một số nguồn thông dụng

                  Nguồn sáng Độ chói cd/m2

Bề mặt mặt trời 165.107

Bề mặt mặt trăng 2500

Bầu trời xanh 1500

Bầu trời xám 1000

Đèn sợi đốt 100W 6.106

Đèn huỳnh quang 40W 7000

Giấy trắng khi độ rọi 400 lux 80

Độ chói của mặt đường 1-2

I.5 Độ trưng M, lumen/m2 (lm/m2)

Độ trưng tại một điểm của bề mặt phát xạ M  là quang thông phát ra bởi một đơn vị diện tích tại

điểm đó, là tỉ số giữa quang thông phát ra bởi một nguyên tố bề mặt chứa điểm đó và diện tích của nó.

Đơn vị đo độ trưng bức xạ: oát/m2 (W/m2);

Đơn vị đo độ trưng ánh sáng: lumen/m2 (lm/m2). 

Nguồn sáng (1) -12/01/2011 Các khái niệm cơ bản (2) -12/01/2011

Nguồn sáng (1) III. 1 Hiện tượng phóng điện trong chất khí

Nguyên lý biến đổi bức xạ tử ngoại thành bức xạ ánh sáng nhìn thấy đã được George Stokes (1819-1903) phát hiện từ năm 1852. Cho đến những năm 1920 nhiều công trình nghiên cứu,  phát triển hiện tượng phóng điện trong hơi thuỷ ngân và Sodium áp suất thấp và áp suất cao. Năm 1934 hiện tượng huỳnh quang đã được ứng dụng trong đèn ống, kể từ đó đèn ống huỳnh quang bắt đầu được thương mại hoá và trở thành nguồn sáng chủ yếu cho chiếu sáng nội thất.

 Quá trình phát sáng trong đèn huỳnh quang gồm ba bước:

-         Tạo nên các điện tử tự do và gia tốc điện tử bằng điện trường.

-         Động năng của các điện tử tự do biến đổi thành năng lượng kích thích của các nguyên tử thuỷ ngân.

-         Năng lượng kích thích của các nguyên tử thuỷ ngân được biến đổi thành bức xạ ánh sáng nhìn thấy

thông qua sự phát quang của lớp bột huỳnh quang phủ ở trong thành bóng đèn.

Đèn huỳnh quang có thể đạt được hiệu quả năng lượng cao nếu sử dụng hơi thuỷ ngân có mật độ thấp để tạo nên một phổ vạch tia cực tím bước sóng 253,7 nm. Chất huỳnh quang phôtpho phải phủ ở bên trong thành ống vì bước sóng 253,7 nm không xuyên qua thuỷ tinh thường.

Để tạo nên nhiệt độ hồ quang tối ưu, nhiệt độ thành ống khoảng 400C, áp suất hơi thuỷ ngân 6-10 mmHg,

áp suất khí trơ 2-3 mmHg.

Đèn ống phải có tỷ số chiều dài và đường kính thích hợp để giảm tổn thất công suất hai đầu, tổn thất công suất trong vùng catôt và anôt.

Sợi đốt catôt được phủ lớp ôxit thuộc nhóm kiềm thổ để tăng cường khả năng bức xạ điện tử và có cấu tạo xoắn để tăng cường diện tích phát xạ điện tử.

Ban đầu các đèn ống huỳnh quang được chế tạo với công suất 15, 20 và 30 W, sau đó xuất hiện đèn T12 - 40 W. Với thuỷ ngân bước sóng của photon tia cực tím 253,7 nm cho phổ ánh sáng nhìn thấy là 555 nm, do đó hiệu suất lượng tử cao bằng 0,46. Ta mong muốn phổ tia cực tím có xác suất đạt tới mức kích thích cao. Ba mức kích thích đầu tiên của nguyên tử  thuỷ ngân có năng lượng 4,66 eV, 4,88 eV và 5,43 eV. Mức đầu và mức cuối không ổn định và không tạo nên bức xạ trực tiếp. Như vậy mức 4,88 eV nhỏ hơn 10,39 eV có  xác suất kích thích cao, kết quả là 60% công suất đầu vào xuất hiện ở bức xạ 253,7 nm. Ngoài ra, thuỷ ngân là loại vật liệu có áp suất bay hơi ở nhiệt độ phòng là 1,8 mmHg. Ở trạng thái cân bằng, các phân tử trở về trạng thái lỏng có cùng tốc độ với tốc độ bay hơi. Tuy nhiên, mỗi đèn huỳnh quang đều có một lượng thuỷ ngân thừa để đảm bảo đủ dùng trong suốt tuổi thọ của chúng.

Áp suất hơi thuỷ ngân trong đèn được xác định bởi nhiệt độ của điểm lạnh nhất trong bóng đèn và

tối ưu ở nhiệt độ 400 C, ở nhiệt độ này áp suất thuỷ ngân vào khoảng 10mmHg.

Vì thuỷ ngân bốc hơi tương đối chậm ở nhiệt độ phòng, do vậy cần thêm vào trong đèn một tác nhân phụ để trợ giúp ổn định hồ quang. Các loại khí trơ ion hoá ở điện áp thấp hơn so với các chất khí khác bởi vì tỷ số thế năng kích thích đầu tiên và thế năng ion hoá trong khí trơ tương đối cao làm tăng xác suất của ion hoá. Ví dụ, đối với argon tỷ số này là 11,56/15,68 = 0,74.

 Xét một bóng thủy tinh chứa khí trơ hoặc hơi kim loại có áp suất thấp đặt vào điện áp một chiều có thể điều chỉnh nhờ điện trở R. Nếu đo điện áp giữa các điện cực V = VA- VB bằng một Vôn kế có điện trở trong rất lớn đồng thời đo dòng điện qua ống i ta có thể vẽ được đặc tính Vôn -Ampe V(i), trong đó trục

hoành vẽ theo tỷ lệ lôgarit.

Đặc tính này có một số vùng:

- Vùng AB, khi điện áp đặt vào còn thấp còn gọi là vùng phóng điện không tự duy trì. Dòng điện rất nhỏ,

trạng thái khí trong bóng vẫn chưa dẫn điện.

- Vùng CD có giá trị điện áp đủ lớn, sự phóng điện tự duy trì còn gọi là phóng điện tỏa sáng. Bắt đầu từ

điểm B ứng với một điện áp mồi các điện tử có năng lượng đủ lớn để tạo nên sự ion hóa dây chuyền

các phân tử khí và sinh ra hiện tượng thác điện tử. BC là vùng phóng điện không ổn định có điện trở

âm.

- Điểm làm việc ổn định M được xác định bằng đường đặc tính tải có tổng trở mắc nối tiếp nhờ chấn lưu.

Các điện tử phát xạ từ catốt do các ion dương bắn phá catốt có năng lượng đủ lớn, đồng thời xuất hiện một vùng sáng quanh catốt. Trong thực tế các ion sẽ tái hợp với các điện tử và phát xạ năng lượng kích thích đặc trưng của khí bay hơi.

 - Vùng DE gọi là vùng hồ quang. Bắt đầu từ một giá trị điện áp, ví dụ từ điểm D catốt đủ nóng để phát xạ điện tử bằng hiệu ứng nhiệt với nhiệt độ khoảng 900oC, xảy ra hiện tượng thác điện tử và được chấn lưu ổn định ở điểm M, phóng điện hồ quang ổn định trong bóng đèn.

Để có thể làm việc ở nhiệt độ cao thì ca tốt phải được làm bằng vật liệu chịu nhiệt tốt như vonfram và được bao phủ bằng các ôxit kiềm thổ để tăng cường khả năng phát xạ nhiệt điện tử. Vai trò của anôt ít quan trọng, vì nguồn cung cấp là xoay chiều nên vai trò của hai điện cực giống nhau.

Hình 2.12 Sự phóng điện trong chất khí

Ta nhận thấy, để đèn phóng điện duy trì hồ quang thì cần có chấn lưu là một cuộn điện kháng có lõi thép. Vai trò của chấn lưu ngoài việc ổn định phóng điện còn san bằng dạng sóng dòng điện. Dòng phóng điện không còn hình sin nữa và các đèn phóng điện là các phần tử phi tuyến.

 

III.2 Hiện tượng phóng điện huỳnh quang

 Khi cho chùm tia đơn sắc đập vào một chất huỳnh quang một phần năng lượng của nó biến thành nhiệt, trong khi đó phần lớn năng lượng còn lại xuất hiện dưới dạng một phổ liên tục có bước sóng phân bố tùy theo bản chất của chất huỳnh quang. Như vậy tia sơ cấp đóng vai trò kích thích để chất huỳnh quang phát xạ tia thứ cấp. Màu sắc của bức xạ thứ cấp phụ thuộc vào bản chất và liều lượng của bột huỳnh quang bao phủ trong ống và áp suất trong đèn.

III.3. Cấu tạo đèn huỳnh quang

 

Đèn huỳnh quang thường có dạng hình ống và đôi khi bị  gọi nhầm là đèn neon, thực ra nó không chứa loại khí này.

Bên ngoài là ống thủy tinh bền, chắn tia tử ngoại. Hai đầu phía trong bố trí điện cực và bổ sung một lượng khí trơ Argon hoặc Kripton và lượng thủy ngân thích hợp. Khi phóng điện tạo nên áp suất thấp, phát sinh bức xạ sơ cấp bước sóng 253,7 nm do hơi thủy ngân tạo nên. Thành ống có phủ chất huỳnh quang, khi làm việc tạo nên nhiệt độ khoảng 40 0C. Hình 2.14 trang 142 trình bày cấu tạo chi tiết bên trong một đèn huỳnh quang.

Đèn huỳnh quang có thể cấu tạo catốt nóng hoặc catốt nguội. Catốt nóng được làm bằng sợi vonfram, còn catốt nguội có dạng ống nhỏ bằng thép và đòi hỏi điện áp trên đèn lớn hơn, do vậy đèn huỳnh quang catốt nguội có hiệu quả ánh sáng thấp hơn nhưng có tuổi thọ cao hơn, thích hợp với các ứng dụng ở vị trí khó thay đèn.

Đa số đèn huỳnh quang thông dụng thuộc loại catốt nóng. Trong loại đèn catốt nguội cần đặt điện áp đủ lớn để tạo nên phát xạ điện tử bằng điện trường. Sau khoảng thời gian ngắn sợi đốt dẫn điện, phát nóng và tạo nên bức xạ nhiệt điện tử. Để tạo nên phóng điện ban đầu cần tạo nên một xung điện áp. Để duy trì phóng điện bóng đèn phải tương đối dài để có nhiệt độ thấp, không làm tăng áp suất của hơi thủy ngân.

Thành phần hỗn hợp các phốtpho có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc phổ của đèn.

III. 4.Các thông số của đèn ống huỳnh quang

Các ký hiệu của đèn huỳnh quang:

            CW      đèn ánh sáng trắng lạnh tiêu chuẩn

            WW     đèn ánh sáng ấm tiêu chuẩn

            CWX   đèn ánh sáng trắng lạnh deluxe

            WWX  đèn ánh sáng trắng

            ES        đèn tiết kiệm năng lượng

            HO      đèn có quang thông cao

Kích thước và công suất  tiêu chuẩn của đèn ống huỳnh quang:

 0,6m - 20/18 W;   1,2m - 40/36 W;    1,5 m - 68/65 W;  2,4m - 110W

Các đèn huỳnh quang thế hệ mới có những cải tiến quan trọng:

-         Sợi đốt xoắn không gian (xoắn 3).

-         Vòng kim loại bao quanh điện cực ngăn trở sự bốc hơi của sợi đốt, tránh đèn bị đen đầu.

-         Bột huỳnh quang phôtpho ba phổ.

Các thông số sau đây ứng với đèn huỳnh quang thế hệ mới:

Đèn huỳnh quang T8 có đường kính 8/8 = 1 inch = 26mm (đèn ống gầy), đèn thế hệ cũ T10 có đường kính 10/8 inch = 38mm.

- Hiệu quả ánh sáng từ 40 đến 90 lm/W.

- Chỉ số thể hiện màu từ 55 đến 90.

- Nhiệt độ màu từ 2800 đến 65000K.

- Tuổi thọ khoảng 8000-12.000 giờ.

Đèn huỳnh quang T5 đường kính 16 mm  

Xuất hiện trên thị trường năm 1995, loại đèn này là sản phẩm mới của đèn ống huỳnh quang. Loại đèn đường kính nhỏ này có hiệu quả ánh sáng tăng 7% so với T8 (95 lm/w so với 89 lm/w của T8). Hiện nay, đèn T5 có thể được sản xuất với dải công suất từ vài W đến hàng trăm W. 

Các khái niệm cơ bản (2) -12/01/2011 Các khái niệm cơ bản (1) -14/09/2009

Các khái niệm cơ bản (2)  II.1 Màu và sắc

Màu và sắc không phải là nhứng khái niệm đồng nhất. Trong tự nhiên ta gặp các màu được chia thành hai nhóm: màu vô sắc và màu có sắc.

- Màu vô sắc như màu đen, trắng và xám (giữa đen và trắng), chúng không có trong phổ ánh sáng mặt trời nên coi là “không màu”.

- Màu có sắc là tất cả các màu có trong phổ ánh sáng và các màu pha trộn giữa chúng.

Ánh sáng trắng ban ngày mà chúng ta nhìn thấy là ánh sáng phức hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có phổ tần số liên tục trong miền bức xạ nhìn thấy, tuy vậy chất lượng ánh sáng ban ngày thay đổi đáng kể theo điều kiện khí hậu, thời tiết.

 Nguồn ánh sáng trắng W do đèn xenon phát ra có năng lượng không đổi trong phổ nhìn thấy, trong khi đó nguồn sáng trắng A có liên quan đến đèn sợi đốt giàu bức xạ màu đỏ. Nguồn sáng trắng B biểu diễn ánh sáng ban ngày khi trời sáng, nguồn sáng trắng C khi trời u ám giàu bức xạ xanh da trời.

Khi cảm thụ ánh sáng, con người chịu tác động tâm lý của màu sắc ánh sáng do cơ chế “liên tưởng”. Ví dụ màu đỏ, da cam cho ta liên tưởng đến ngọn lửa và gây cảm giác nóng. Các màu lam làm ta liên tưởng đến

bầu trời, biển khơi và gây cảm giác lạnh.

Sự liên tưởng trên tạo ra mối liên hệ nhiệt độ-màu, có nghĩa là ứng với mỗi màu tương ứng với một nhiệt độ.

 

II.2 Nhiệt độ màu

Nhiệt độ màu của nguồn tính theo Kelvin diễn tả màu của các nguồn sáng so với màu của vật đen được nung nóng từ 2000 đến 10.000 K. Nói chung, nhiệt độ màu không phải là nhiệt độ thực của nguồn sáng mà là nhiệt độ của vật đen tuyệt đốấuo cho khi được đốt nóng đến nhiệt độ này thì ánh sáng do nó bức xạ có phổ hoàn toàn giống phổ của nguồn sáng khảo sát.

Nhiệt độ màu cho ta cảm giác định tính về vùng cực đại trong phổ năng lượng của nguồn sáng. Ta nói ánh sáng đèn sợi đốt là ánh sáng “ấm” vì có phổ năng lượng cực đại nằm ở vùng bức xạ màu đỏ, còn ánh sáng đèn huỳnh quang là ánh sáng “lạnh” vì phổ năng lượng bức xạ của nó giàu màu xanh da trời.

 

II.3 Tác dụng tâm sinh lý của màu sắc

Người ta phân biệt ba loại nguồn sáng:

- Ánh sáng nóng sẽ làm tăng thêm màu đỏ và cam cho đồ vật, làm sẫm đi các màu xanh và lam. Màu nóng cho cảm giác nặng nề về khối lượng hơn so với các màu khác và gây tâm lý kích thích, tạo ra cảm giác vui tươi, hưng phấn, gây tăng huyết áp, tăng nhịp thở. Tuy nhiên màu nóng lại gây chóng mệt mỏi. Màu cam ảnh hưởng tốt đến hệ tiêu hoá, màu vàng kích thích sự làm việc trí óc.

Vì những lý do trên ánh sáng nóng ấm thường được sử dụng ở không gian nhỏ hẹp, tạo ra cảm giác gần gũi, trang trọng, tôn nghiêm, huyền bí và cổ kính.

- Ánh sáng trung tính (trắng) gây ấn tượng lạnh lùng và trống rỗng nhưng nó làm tăng độ chói và sự tác động của các màu sắc đứng bên cạnh ánh sáng trung tính thường được sử dụng khi cần có sự đồng đều, không nhấn mạnh một màu sắc đặc biệt nào. Việc chiếu sáng các công trình có kiểu dáng đơn giản với yêu cầu chiếu sáng đồng đều trên các mặt công trình thường sử dụng loại nguồn sáng này.

Ngược với màu nóng, màu lạnh cho ta cảm giác nhẹ về khối lượng và xa xôi về khoảng cách. Màu lục, màu lam cho ta cảm giác tươi mát, làm dịu đi sự kích thích, tạo cảm giác bình yên, thư giãn. Màu tím ngoài cảm giác lạnh còn gây tâm lý buồn chán, thụ động uể oải.

- Ánh sáng lạnh được dùng khi muốn tạo cảm giác thư giãn nghỉ ngơi, để tạo ra khung cảnh phong cách hiện đại, phù hợp với các khu công cộng có không gian rộng, khu vực có nhiều cây xanh. Tuy nhiên cần tránh dùng ánh sáng lạnh để chiếu sáng mặt tiền các ngôi nhà ốp gạch đỏ hoặc sơn màu sẫm đặc biệt là các công trình kiến trúc cổ. Tác động của màu sắc lên tâm lý của con người chủ yếu là do sự liên tưởng.

Các công trình nghiên cứu sinh lý thị giác cho thấy các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ chấp nhận với độ rọi thấp, trong khi đó khi độ rọi cao cần nhiệt độ màu cao hơn. Môi trường chiếu sáng tiện nghi nằm trong miền gạch chéo trên biểu đồ Kruithof

 

Bảng 1.9 Nhiệt độ màu của một số nguồn sáng

Nguồn sáng Nhiệt độ màu (K)

Bầu trời xanh 10.000-30.000

Ánh sáng trời mây 6000-8000

Đèn huỳnh quang ánh sáng ngày 6200

Đèn huỳnh quang ánh sáng ấm 3000

Đèn Metal Halide 4100

Đèn sợi đốt 2500

Ngọn nến 1800

 

Biểu đồ Kruithof là tiêu chuẩn đầu tiên cho sự lựa chọn nguồn sáng. Ta nhận thấy muốn có độ rọi với độ tiện nghi cao thì nguồn sáng phải có nhiệt độ màu thích hợp. Bảng 1.9 cho nhiệt độ màu của một số nguồn sáng. Bảng 1.10 tổng kết các tác động tâm lý của màu sắc đến hoạt động của con người

 

Bảng 1.10 Tác động tâm lý của màu sắc lên con người

 

Màu sắc

Nóng Lạnh Nhẹ Nặng Lõm LồiKích động

Áp chế

Yên tĩnh

Đỏ x     x   x x    

Cam x         x x    

Vàng x   x     x x    

Vàng lục

x   x           x

Lục   x     x       x

Xanh lục

  x x   x       x

Xanh trời

  x x   x       x

Lam   x   x x       x

Tím   x   x x     x  

Týa x     x   x x    

Trắng     x            

Xám trắng

    x            

Xám tối

    x           x

Đen                 

II.4 Chỉ số truyền đạt màu (thể hiện màu, hoàn màu, trả màu) CRI (Colour Rendering Index)

 Chỉ số truyền đạt màu là một đặc trưng và cũng là chỉ tiêu rất quan trọng đối với mọi nguồn sáng, nó phản ánh chất lượng của nguồn sáng thông qua  sự cảm nhận đúng hay không đúng màu của các đối tượng được chiếu sáng. Ta dễ dàng thấy rằng, với cùng một vật nhưng khi được chiếu sáng bằng các nguồn khác nhau thì nó sẽ thể hiện màu khác nhau. Ví dụ cùng một bức tranh nhưng xem vào buổi trưa dưới ánh sáng ban ngày, ta sẽ thấy thật hơn, sinh động hơn so với trường hợp xem vào ban đêm dưới ánh sáng của các nguồn sáng nhân tạo. Chỉ số thể hiện màu của một nguồn sáng là đại lượng đánh giá mức độ trung thực về màu sắc của vật được chiếu sáng bằng nguồn sáng ấy, so với trường hợp được chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày. Người ta quy định, chỉ số CRI bằng không đối với ánh sáng đơn sắc và bằng 100 đối với ánh sáng tự nhiên ban ngày hoặc bức xạ của vật đen. Cụ thể là:

-  CRI < 50, màu bị biến đổi nhiều.

-  50< CRI < 70, màu bị biến đổi.

- 70 < CRI < 85, màu ít bị biến đổi, đây là môi trường chiéu sáng thông dụng.

-  CRI > 85, sự thể hiện màu rất tốt, sử dụng trong các công trình chiếu sáng yêu cầu chất lượng  màu cao.

 

II.5 Ánh sáng màu

Trong mục trước ta đã giải thích việc cảm nhận màu của vật liên quan trực tiếp đến hoạt động và độ nhạy của các tế bào hình nón. Khả năng cảm nhận màu của con mắt được đặc trưng bởi ba thông số:

Độ chói của ánh sáng màu biểu thị cường độ sáng.

Hệ số thể hiện màu CRI.

Độ thuần khiết của ánh sáng trắng, đánh giá mức độ liên tục của phổ bức xạ của nguồn.

 

Ba thông số trên đặc trưng cho đặc tính sinh lý của mắt khi cảm nhận ánh sáng màu. 

 

II.6 Tính chất ba màu

Nếu trên một nền trắng ta đặt hai hoặc ba màu chồng lấn nhau thì mắt sẽ nhận thấy hỗn hợp các màu đơn sắc. Ví dụ có thể được màu xanh lá cây khi phối hợp màu da trời và màu lam. Tương tự nếu phối hợp giữa màu xanh lá cây với màu đỏ với liều lượng thích hợp ta sẽ được màu vàng.

Bắng cách chọn ba màu cơ sở sao cho khi phối hợp hai trong ba màu không thể tạo nên màu thứ ba và hai trong ba màu đó ở phía đầu cùng của phổ ánh sáng nhìn thấy ta có thể nhận được các màu mong muốn.

Năm 1931 Ủy ban chiếu sáng quốc tế CIE đưa ra hệ thống ba màu cơ sở RGB gồm:

R (Red) có bước sáng 700 nm

G (Green) có bước sáng 546 nm

B (Blue) có bước sáng 436 nm.

Hình 1.34 trang 73 biểu diễn hệ thống RGB. Nguyên lý ba màu cho phép thị giác cảm nhận màu trắng là do tác dụng sinh lý của mắt mà không phải là quy luật vật lý. Tuy vậy nó tác động theo các quy luật tuyến tính, theo đó ánh sáng màu tuân theo các quy luật toán học như các lượng đại số. Độ chói của một hỗn hợp màu là tổng độ chói của các màu thành phần.

CIE quy định các nguồn ánh sáng trắng tiêu chuẩn sau đây:

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn A là ánh sáng do bóng đèn sợi đốt vonfram phát xạ, có nhiệt độ màu 2854 K.

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn B là ánh sáng bầu trời giữa trưa, có nhiệt độ màu 4879K.

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn C là ánh sáng bàu trời trung bình, có nhiệt độ màu 6740K.

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn D65 là ánh sáng trời có nhiều tia tím, nhiệt độ màu 6504K. Đây là màu trắng tiêu chuẩn của hệ PAL, SECAM.

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn D55 là ánh sáng có nhiệt độ màu 5500 K, là màu trắng tiêu chuẩn của hệ NTSC.

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn D75 là ánh sáng bầu trời các nước miền Bắc, nhiệt độ màu 7500K.

 

 

 

Ánh sáng trắng tiêu chuẩn D93 là ánh sáng có nhiệt độ màu 9300K, là màu trắng tiêu chuẩn của truyền hình màu Nhật Bản.

  

Nguồn sáng (1) -12/01/2011

Các khái niệm cơ bản (1) -14/09/2009