Độ chói: khái niệm và cách giảm độ chói trong chiếu sáng

Dùng loại đèn nào để ánh sáng sân tennis không gây chói? Hay vì sao một số vị trí trong nhà xưởng, ánh sáng đèn có độ chói cao, gây khó chịu? Đây là thắc mắc thường gặp của các chủ sân thể thao, chủ nhà xưởng.

Về bản chất thì.

Chói là tác dụng phụ của ánh sáng, là thứ chúng ta không mong muốn. Nhưng, chúng ta có thể cảm nhận được chói một cách khách quan và rõ ràng.

Khi ánh sáng quá sáng và độ chói đạt đến một ngưỡng nhất định thì mắt mới bị chói. Trong các ứng dụng chiếu sáng, luôn có cách để giảm thiểu hoặc loại bỏ ánh sáng chói.

Bài viết này tôi sẽ chia sẽ tất tần tật về chói. Giúp các bạn có thêm kiến thức để xử lý tác dụng phụ này.

1. Độ chói

a) Định nghĩa độ chói

Để đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn sáng. Hay bề mặt phản xạ – là nguồn sáng thứ cấp, người ta đưa ra định nghĩa:

Độ chói là đại lượng quang học dẫn xuất, xác định bằng cường độ ánh sáng trên một đơn vị diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một hướng cụ thể.

Độ chói có đơn vị là cd/m2 (candela/m2).

Hình 1: minh họa khái niệm độ chói

b) Khi nào thì mắt bị chói?

Khi mắt nhận một luồng ánh sáng có độ chói cao, cao hơn khả năng thích nghi của mắt. Luồng sáng sẽ gây ra cảm giác chói khó chịu hoặc chói làm giảm hiệu suất nhìn của mắt.

Nếu luồng sáng sáng quá mức sẽ gây đau mắt hoặc dẫn đến mất khả năng thị giác của mắt (Hình 2).

Hình 2: nguồn sáng gây chói

Cảm giác chói của mắt phụ thuộc vào các yếu tố:

• Độ sáng của nguồn sáng.
• Độ sáng nền theo hướng của người quan sát.
• Kích thước của nguồn chói.
• Vị trí của nguồn chói.

Hình 3: chói trong tầm nhìn. (a) – độ chói khó chịu. (b) – độ chói làm giảm hiệu suất nhìn của mắt

c) Chói xuất hiện ở đâu?

Bất cứ nơi nào có ánh sáng, cho dù nguồn sáng ở trong tầm nhìn (Hình 3) hay ở ngoài tầm nhìn (Hình 4) đều có thể gây chói.

Hình 4: chói ngoài tầm nhìn do nguồn sáng có cường độ cao gây ra

d) Độ chói cao làm giảm hiệu suất nhìn của mắt

Nguyên nhân làm giảm hiệu suất nhìn của mắt: do sự phân tán ánh sáng của luồng sáng gây chói.

Khi một luồng sáng gây chói đi qua hệ thống quang học của mắt (giác mạc, thủy tinh thể). Sẽ làm xuất hiện một lớp màn dạ quang đồng nhất trên võng mạc của mắt như ở Hình 5. Lớp màn này làm giảm độ tương phản, làm giảm hiệu suất hình ảnh của vật thể cần quan sát.

Hình 5: quá trình chói làm giảm hiệu suất nhìn của mắt. (a) – mắt chưa nhận luồng sáng chói, (b) & (c) – luồng sáng chói đi qua giác mạc và thủy tinh thể, (d) – luồng sáng chói tạo ra lớp màn dạ quang trên võng mạc

2. Cách giảm độ chói trong các ứng dụng chiếu sáng

Với các ứng dụng chiếu sáng cần độ rọi cao như chiếu sáng nhà xưởng, các sân thể thao . . . Để giảm độ chói xuống mức thấp nhất hay ít nhất đạt mức mắt không cảm thấy chói. Khi tính toán chiếu sáng, chọn đèn thì cần lưu ý, tránh:

a) Dùng các đèn thế hệ cũ

Thành phần phát sáng của các đèn thế hệ cũ (đèn HID, Sodium, Compact . . . ) là các bulb thủy tinh. Do đó, đèn tạo ra các điểm rất sáng nằm ngay dưới tâm đèn, cùng các điểm tối hơn, nằm cách các điểm rất sáng không xa.

Khi dùng các đèn thế hệ cũ để chiếu sáng.

Nếu muốn mọi điểm đều “đủ độ sáng” thì luôn xuất hiện một số điểm sáng hơn gây chói. Nghĩa là, luôn tồn tại nhiều vị trí bên dưới có độ chói cao.

Khác với đèn thế hệ cũ.

Với các bộ đèn led có chất lượng cao (thấu kính và hệ thống quang học có chất lượng tốt). Ánh sáng, được phát ra từ các chip led phân bố đều, trên diện tích lớn của bề mặt đèn. Sau khi đi qua thấu kính sẽ tạo thành các chùm sáng có độ sáng đồng đều cao. Vì vậy, đèn led không tạo ra các điểm sáng hơn, gây chói như đèn thế hệ cũ.

Tuy nhiên, một số ứng dụng chiếu sáng dùng đèn led vẫn có độ chói cao, vì 3 lý do:

b.1) Tính toán chiếu sáng không kỹ làm tăng độ chói

Khi tính toán chiếu sáng, nếu không xét đến các yếu tố như trần, tường, các vật thể bên dưới. Sẽ dẫn đến việc sắp xếp, phân bố đèn không chuẩn, làm xuất hiện nhiều chùm sáng phản xạ, gây chói (Hình 6).

Hình 6: (a) –  chói trực tiếp (b) – chói gián tiếp do phản xạ

b.2) Ánh sáng rò rỉ qua thấu kính gây chói

Khi ánh sáng không bị rò rỉ qua thấu kính, chùm sáng phát ra sẽ phân bố đồng đều (Hình 7b). Nhưng nếu ánh sáng bị rò rỉ qua thấu kính (Hình 7a), thì.

Các tia sáng bị rò rỉ sẽ làm tăng độ sáng tại các vị trí nó chiếu đến. Kết quả là độ chói ở những vị trí này sẽ tăng lên, mắt sẽ cảm giác chói.

Hình 7: thấu kính của đèn led. (a) – rò rỉ ánh sáng gây chói. (b) không rỏ rỉ ánh sáng không chói

b.3) Vật chất làm thấu kính không đồng nhất làm tăng độ chói

Ánh sáng phát ra từ chip led sẽ đi qua thấu kính trước khi chiếu đến phạm vi mục tiêu. Nếu vật chất dùng làm thấu kính không đồng nhất (Hình 8), thì.

Chùm sáng đi qua thấu kính sẽ có độ sáng không đồng đều. Kết quả là xuất hiện các điểm sáng hơn và gây chói.

Hình 8: chóa và thấu kính đèn led

Đến đây thì bạn đã nắm rõ về độ chói, cũng như các nguyên nhân gây ra chói. Với các ứng dụng chiếu sáng có yêu cầu cao về chất lượng chiếu sáng, tôi khuyên bạn cần chọn dùng các bộ đèn led có chất lượng cao. Bên cạnh đó, cần chọn nhà cung cấp có năng lực chuyên môn cao để giải quyết tốt các tiêu chí chiếu sáng của dự án.

|| Bạn hãy đọc thêm bài: File ies – Một dữ liệu quan trọng về thông tin quang học của bộ đèn

|| Bạn hãy đọc thêm bài: Ý nghĩa kỹ thuật của các thông số đèn led