CHƯƠng 1: CÁc khái niệm và ĐẠi lưỢng đO Ánh sáNG

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG

1.1. SÓNG VÀ ÁNH SÁNG.

- Sóng điện từ lan truyền trong không gian vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Cũng giống như mọi sóng khác, sóng điện từ tuân theo các định luật vật lý.

- Ánh sáng là bức xạ điện từ, tuân theo định luật sóng và hạt mà mắt người có thể cảm nhận được một cách trực tiếp. Nó có vận tốc truyền trong chân không là 3.10⁸ m/s.

Bảng 1.1. Quang phổ liên tục.

	380 439 498 568 592 631 780
Màu	Tử ngoại	Tím	Xanh da trời	Xanh lá cây	Vàng	Da cam	Đỏ	Hồng ngoại
		412	470	515	577	600	673

- Các ánh sáng có bước sóng vào khoảng  = 555 nm được hiển thị tốt nhất trên võng mạc của mắt người, tại đây có 2 loại tế bào:

- Tế bào hình nón có khoảng 7 triệu tế bào, nằm giữa võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng.

- Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần còn lại của võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng: đen trắng.

- Bước sóng mà mắt người có thể nhận được nằm trong khoảng  = 380-780 nm.

Hình 1.1 Cấu tạo của mắt

- Trường nhìn của một người bình thường được CIE thừa nhận một người nhìn thẳng thì phạm vi nhìn được giới hạn như sau: - Nhìn ngang: 1800

- Nhìn đứng: 1300

- Nhìn trung tâm: 20

- Đối với người thiết kế chiếu sáng cần quan tâm đến đường cong hiệu quả ánh sáng V().

Hình 1.2 Đường cong hiệu quả ánh sáng V()

Trong đó:

V() - Thị giác ban ngày

V’()- Thị giác ban đêm.

1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG.

1.2.1 Góc khối -  - đơn vị Steradian (Sr)

- Góc khối được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích và bình phương của bán kính. Nó là một góc trong không gian.

- Ta giả thiết rằng một nguồn điểm đặt ở tâm O của một hình cầu rỗng bán kính R và ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình cầu này.

Hình 1.3 Góc khối thể hiện trong không gian

Trong đó:

S - Diện tích trên mặt chắn trên mặt cầu (m²)

R - Bán kính hình cầu (m)

- Giá trị cực đại của gốc khối khi không gian chắn là toàn bộ mặt cầu.



1.2.2. Cường độ sáng I - Đơn vị đo Candela (cd)

- Cường độ sáng là thông số đặc trưng cho khả năng phát quang của nguồn sáng. Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn sắc có tần số là 540.10¹² Hz ( = 555 nm) và cường độ năng lượng theo phương này là W/Sr.

Hình 1.4 Xác định cường độ sáng

- Nguồn phát quang tại 0, phát một lượng quang thông d trong góc khối d có:

+ Cường độ sáng trung bình của nguồn:

+ Cường độ sáng tại điểm A:

- Cường độ sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác bị loá, khả năng phân biệt màu sắc cũng như sự vật bị giảm đi, làm thần kinh căng thẳng và thị giác mất chính xác.

- Để thấy rõ hơn ý nghĩa của đại lượng này trong thực tế, sau đây là một số đại lượng cường độ sáng của các nguồn sáng thông dụng:

+ Ngọn nến: 0,8 cd (theo mọi hướng)

+ Đèn sợi đốt 40W/220V: 35 cd (theo mọi hướng)

+ Đèn sợi đốt 300W/220V: 400 cd (theo mọi hướng)

+ Có bộ phản xạ: 1500 cd (ở giữa chùm tia)

+ Đèn iôt kim loại 2KW: 14800 cd (theo mọi hướng)

+ Có bộ phản xạ: 250000 cd (ở giữa chùm tia)

1.2.3. Quang thông  - Đơn vị đo Lumen (lm)

- Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thành ánh sáng, được đánh giá bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ:

- Quang thông của một nguồn phát ra trong góc khối :

- Quang thông khi cường độ sáng đều (I = const):

 = I.

- Quang thông khi cường độ sáng I không phụ thuộc vào phương:

- Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho mật độ quang thông nhận được trên bề mặt được chiếu sáng. Với:

E = (lux)

Trong đó:

 - Quang thông bề mặt diện tích nhận được (lm)

S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng (m²)

- Khi một mặt phẳng có diện tích S =1m² nhận được cường độ sáng một lượng quang thông  = 1lm sẽ có độ rọi E = 1lx.

Hình: 1.5. Độ rọi thể hiện trên mặt phẳng

- Khái nịêm về độ rọi ngoài nguồn ra còn liên quan đến vị trí của mặt được chiếu sáng:

Suy ra:

Trong đó:

I: Cường độ sáng: (cd)

r: Khoảng cách từ nguồn sáng điểm 0 cho đến mặt nguyên tố ds (m).

- Do đó khi tính toán thiết kế chiếu sáng cần yêu cầu về độ rọi theo tiêu chuẩn nhà nước.

1.2.5. Độ chói - L đơn vị: d/m²

- Độ chói là thông số để đánh giá độ tiện nghi của chiếu sáng, là tỷ số giữa cường độ sáng và diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một phương cho trước.

- Độ chói nhỏ nhất để mắt nhìn thấy là 10^-5 cd/m² và bắt đầu gây nên khó chịu và loá mắt ở 5000 cd/m².

- Khi nhìn ở các góc khác nhau thì độ chói L bằng nhau. Đây là đặc trưng cho độ phản xạ của vật.

- Nếu bề mặt có độ rọi E thì độ chói khi nhìn lên bề mặt được tính theo định luật Lamber:

I

Hình 1.5. Các hiện tượng phản xạ

- Khi độ sáng do khuyếch tán, định luật Lamber được tổng quát:

Trong đó:

E: Độ rọi (lx)

M: Độ trưng (lm/m²)

L: Độ chói (cd/m²).

- Tri giác nhìn thấy là độ nhạy của mắt với sự tương phản, với sự chênh lệch tương đối của hai độ chói của các vật cạnh nhau mà mắt có thể phân biệt được.

- Khi quan sát một vật có độ L₀ trên một nền có độ chói L_f chỉ có thể phân biệt được nếu độ tương phản:

Trong đó:

L₀: Độ chói khi nhìn vật

L_f : Độ chói khi nhìn nền

C: Độ tương phản.

1.2.8. Độ nhìn rõ và tính năng nhìn

- Độ nhìn rõ là khả năng cảm nhận của mắt khi nhìn nguồn sáng và các bề mặt được chiếu sáng.

+Tính năng nhìn được biểu diễn theo:

C/C_S: Cho phép đánh giá tình năng nhìn.

C/C_S = 1: Tính năng nhìn chỉ 10% (khó nhìn)

C/C_S = 7,5: Tính năng nhìn được 84% (nhìn tốt)

C/C_S = 12: Tính năng nhìn là 90% (khó chịu)

Trong đó:

C: Độ tương phản

C_S: Ngưỡng tương phản.

- Quang thông chiếu lên bề mặt vật liệu dùng trong kỹ thuật chiếu sáng được tách làm ba phần: phản xạ (), thấu xạ () và hấp thụ ().

- Các hệ số này phản ánh sự liên quan giữa quang thông toàn phần rơi trên bề mặt với quang thông phản xạ, thấu xạ và hấp thụ của bề mặt đó.

- Khi chiếu lên bề mặt vật liệu, ánh sáng tiêu tán đến mức bề mặt đạt được độ chói đồng đều theo mọi phương thì các tia phản xạ hoặc thấu xạ của ánh sáng này gọi là khuyếch tán.

+ Trường hợp phản xạ, khuyếch tán:

+ Thấu xạ và khuyếch tán:

- Để đặc trưng rõ hơn khái niệm về ánh sáng trắng thì người ta gán cho nó khái niệm về “nhiệt độ màu“, tính bằng độ Kelvin. Đó là mô tả màu của một nguồn sáng bằng cách so sánh với màu của một vật đen nói chung được nung nóng giữa 2000 và 10.000 K.

Hình 1.6. Biểu đồ kruithof

- Chỉ số màu (I.R.C) là thông số để đánh giá chất lượng trung thực của ánh sáng do nguồn phát ra.

+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh màu sắc không trung thực.

+ I.R.C = 90 100 ánh sáng trung thực.

- Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu I.R.C > 85.

2.1. ĐẶC ĐIỂM VÀ TIÊU CHUẨN CỦA THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG.

- Nhằm tạo ra một môi trường chiếu sáng tiện nghi đảm bảo cho người tham gia giao thông xử lý quan sát chính xác tình huống giao thông xẩy ra trên đường.

- Chiếu sáng cho người quan sát đang chuyển động.

- Khác với chiếu sáng nội thất lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên thì thiết kế chiếu sáng đường được chọn độ chói khi quan sát làm tiêu chuẩn đầu tiên.

- Khác với độ chói trong thiết kế nội thất, độ chói trên đường không tuân thủ định luật Lamber mà phụ thuộc vào kết cấu lớp phủ mặt đường.

- Khi thiết kế chiếu sáng trên mặt đường cần đảm bảo độ đồng đều chiếu sáng để tránh hiện tượng “bậc thang”.

- Các đèn chiếu sáng ở đường cần có công suất lớn và chú ý đến chỉ tiêu tiết kiệm điện năng.

- Đường phố là bộ mặt của đô thị nên cần phải quan tâm đến yếu tố thẩm mỹ.

- Độ đồng đều của độ chói: Độ đồng đều chung: U₀ =

Độ đồng đều dọc: U₁ =

- Tiêu chuẩn hạn chế chói loá mất tiện nghi:

G = ISL + 0,97 log L_TB + 4,41 log h^’ – 1,46 log P

Trong đó: ISL là chỉ số chói loá của bộ đèn (3  6)

L_TB: giá trị độ chói trung bình trên đường.

h^’ = h – 1,5m: độ cao của đèn so với mắt người

P: là số bộ đèn bố trí trên 1Km đường theo TCVN: 4 G  6

• 
  Cấu tạo.
  

- Sợi đốt thường làm bằng dây vonfram, bóng đèn thường làm bằng thủy tinh có thêm chì, bên trong có chứa khí trơ hoặc thành phần halogen, để tăng hiệu quả ánh sáng.

- Ưu điểm:

+ Có nhiều loại, kích thước, cấp điện áp, và công suất khác nhau.

+ Chỉ số màu gần bằng 100, màu sắc ấm áp.

+ Quang thông giảm không đáng kể, khi bóng đèn bị lão hóa chỉ giảm khoảng 15%

+ Nối trực tiếp vào lưới điện, bật sáng ngay.

+ Gọn nhẹ, giá thành rẻ.

+ Nhiệt độ màu phù hợp vơi chiếu sáng mức thấp và trung bình.

+ Không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

- Nhược điểm:

+ Hiệu suất phát sáng thấp 10  20 lm/w.

+ Với đèn halogen từ 20  27 lm/w.

+ Tuổi thọ thấp 1000 giờ, đèn halogen 2000 giờ.

+ Tốn điện và phát nóng.

+ Tính năng của đèn thay đổi lớn theo sự biến thiên điện áp nguồn.

- Ứng dụng:

+ Dùng để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng trang trí.

+Thuận lợi cho việc chiếu sáng mức thấp và trung bình ở các khu dân cư.

+ Dùng làm đèn tín hiệu, sử dụng đốt nóng và sưởi ấm.

- Gồm hai điện cực đặt trong bóng thủy tinh có chứa khí trơ hoặc hơi kim loại. Để có sự phóng điện phải đặt vào hai điện cực một điện áp U_Pd lớn hơn điện áp định mức của đèn (U_{dm den}) nên phải dùng chấn lưu (balat) và tắc te để tạo ra quá trình quá độ.

- Có hai loại chấn lưu: chấn lưu điện cảm và chấn lưu điện từ.

• 
  Chấn lưu điện cảm: là một cuộn dây quấn trên một lõi thép kỹ thuật điện.
  

+ Hạn chế dòng điện khi làm việc.

+ Tạo ra quá điện áp để phóng điện.

+ San bằng dòng điện và độ bền cao.

- Nhược điểm:

+ Tiêu thụ điện năng lớn trên chấn lưu.

+ Dòng điện không còn hình sin nữa.

+ Hệ số cos thấp (0,4  0,5) nên ta có thể mắc thêm tụ bù để nâng cao cos.

• 
  Chấn lưu điện từ: Dùng bộ chỉnh lưu nghịch lưu để biến đổi tần số từ 50H_Z lên khoảng 20KH_Z.
  

+ Loại trừ được hiện tượng nhấp nháy do tần số thấp.

+ Giảm được tổn hao trên chấn lưu và điều chỉnh quang thông của đèn thuận lợi.

+ Kích thước nhỏ, hệ số cos cao (cos 0.96).

+ Hiệu suất phát quang cao, tăng (10  20)%.

• 
  Đèn Natri áp suất thấp.
  

- Đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 190lm/w.

+ Chỉ số màu bằng 0 do sự tỏa tia hầu như đơn sắc.

+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ.

+ Thường dùng chiếu sáng xa lộ, đô thị.

• 
  Đèn hơi Natri áp suất cao:
  

- Các đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 120lm/w.

+ Có nhiệt độ thấp nên dễ chịu ở mức độ rọi thấp.

+ Tuổi thọ đạt tới 10000 giờ và có màu trắng ấm.

+ Dùng để chiếu sáng đường phố, bến đỗ xe.

+ Chỉ số màu thấp (Ra  20) tuy nhiên có loại Ra > 80.

Hình 2.2. Cấu tạo của đèn sidium áp suất cao.

• 
  Đèn Halogen kim loại:
  

- Các đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 95 lm/w.

+ Nhiệt độ màu có 40006000 K, màu rất trắng.

+ Chỉ số màu 60  90, chấp nhận được.

+ Tuổi thọ trung bình là 4000 giờ.

+ Đèn dùng để chiếu sáng diện tích lớn như sân vận động, quảng trường vì có chỉ số màu cao nên có thể truyền hình tivi màu.

+ Nhược điểm của đèn là giảm nhiệt độ màu sau thời gian sử dụng 500  1000 giờ, giá thành cao.

• 
  Đèn huỳnh quang (đèn ống):
  

- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:

+ Hiệu quả ánh sáng từ 60  95 lm/w.

+ Chỉ số màu từ 55  92, độ chói tương đối ít.

+ Nhiệt độ màu giữa 2800  6500 K.

+ Tuổi thọ khoảng 7000 giờ, ít nóng.

+ Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp khoảng 45⁰C.

+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm.

+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sợ đốt.

+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn.

+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ.

• 
  Đèn phóng điện xenon.
  

- Đèn xenon cho ánh sáng trắng xanh gần giống ban ngày nên rất tốt. Tuy nhiên giá thành rất đắt không thể dùng vào chiếu sáng công cộng mà chỉ dùng cho xe hơi cao cấp. Giá thành đắt là do công nghệ tinh chế chất xenon tinh khiết rất đắt vì nếu xenon không tinh khiết thì khi xảy ra phóng điện sẽ phát nổ.

- Ưu điểm: tuổi thọ cao, cường độ sáng cao hơn, tiết kiệm năng lượng do không phải đốt nóng dây tóc.

2. PHÂN CẤP CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG PHỐ, ĐẶC ĐIỂM CỦA BỘ ĐÈN

- Hạng A: Đường phố chính toàn thành, nút giao thông, quảng trường lớn của thành phố, quảng trường trước nhà ga xe lửa

- Hạng B: Đường phố chính của quận, thị xã, quảng trường nhỏ trước các rạp hát, rạp chiếu phim, xiếc, câu lạc bộ, chợ, sân vận động…

- Hạng C: Đường trong các khu nhà ở.

- Hạng D: Đường hẻm, ngõ hẻm.

- Phân cấp chiếu sáng các đường phố theo tiêu chuẩn IESNA.

• 
  Đường xa lộ cao tốc: đây là một đường chính quan trọng cần bảo đảm an toàn và di chuyển có hiệu quả ở mật độ giao thông cao ở tốc độ cao và không có chỗ giao nhau tại điểm dốc.
  
• 
  Đường cao tốc loại A: đường có tầm nhìn phức tạp và mật độ giao thông cao, loại này thường thấy trong khu vực thủ đô chính.
  
• 
  Đường cao tốc loại B: tất cả những đường hai chiều có điều khiển toàn bộ đường vào cần được chiếu sáng.
  
• 
  Đường xa lộ: đường chính hai chiều có điều khiển lối vào từng phần và giao lộ tại dốc.
  
• 
  Đường chính: phần trong hệ thống đường phục vụ như mạng liên lạc chính cho dòng chảy giao thông. Những tuyến đường này kết nối với đường quốc lộ nông thôn quan trọng tiến đến thành phố, đường “collector” và khu vực giao thông chính.
  
• 
  Đường phụ: tuyến đường dành cho chuyến đi trung bình trong thành phố và khu thương mại có mức độ cao có can thiệp tối thiểu của một ít điều khiển đường vào. Nó cung cấp lối vào trực tiếp đến nhà cửa, đường giao tại điểm dốc, có người đi dọc và băng ngang đường, cho người đi xe đạp nếu không có giao thông công cộng đặc biệt.
  
• 
  Đường khu vực: là đường liên kết giữa đường chính và đường nội bộ. Là đường có tốc độ thấp cung cấp đường vào khu vực sở hữu.
  
• 
  Đường nội bộ: lối vào trực tiếp khu dân cư, thương mại, công nghiệp và khu bất động sản. Nó không bao gồm tuyến đường thoát khỏi giao thông. Đường dài được chia thành những đường ngắn bởi hệ thống đường khu vực.
  

+ Mức cao: lượng người đi bộ và băng ngang đường suốt đêm như khu vực buôn bán lẻ thị trấn, nhà hát, sân vận động, hội trường hòa nhạc.

+ Mức trung bình: một vài người đi đường như khu văn phòng, khu mua sắm, khu công nghiệp.

+ Mức thấp: rất ít người vào ban đêm như đường dân cư ngoại ô, khu nông thôn.

• 
  Kiểu chụp sâu.
  

• 
  Kiểu chụp vừa.
  

• 
  Kiểu chụp rộng.
  

• 
  Chiều cao treo đèn.
  

- Sau quá trình thực nghiệm, ứng dụng trong thực tế, người ta đã đưa ra bảng chiều cao đèn thông thường như sau:

Bảng 2.1 Chiều cao treo đèn thông thường.

• 
  Bố trí một bên.
  

Hình 2.3. Bố trí đèn một bên

• 
  Bố trí 2 phía so le
  

h  2/3 l.

Hình 2.4. Bố trí đèn so le.

• 
  Bố trí 2 bên đối diện
  

Hình 2.5. Bố trí đèn hai bên đối diện.

• 
  Lắp đặt móc xích.
  

• 
  Đảm bảo tầm nhìn tốt, sự đồng bộ tốt.
  
• 
  Ít chói hơn so với hệ thống khác (bởi vì bộ đèn được quan sát quanh trục).
  
• 
  Nhìn rộng hơn, dễ nhận thấy đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu.
  

Hình 2.6. Bố trí đèn treo hai hàng song song.

Hình 2.7. Bố trí đèn treo đơn qua vùng phân cách giữa.

• 
  Lắp đặt cặp đèn kiểu trục đường.
  

- Yêu cầu đảm bảo độ đồng đều theo phương ngang là: h l

- Loại này thường được sử dụng cho loại đường xa lộ hai chiều.

Hình 2.8. Bố trí cặp đèn trên vùng phân cách giữa.

Hình 2.9. Bố trí hàng đèn đơn trên vùng phân cách giữa.

• 
  Loại cặp đèn kiểu trục đường và đối diện.
  

- Ngày nay, trên đường thẳng người ta thường sử dụng cách bố trí đèn theo kiểu so le vì tính kinh tế và với điều kiện là đường không quá rộng, cách này có thể được thiết kế cùng với các tiêu chuẩn liên quan.

- Kiểu bố trí đèn theo kiểu đơn phương, có thể sử dụng ở những đường hẹp, hay ở những nơi cấp nguồn khó khăn, nhưng theo đo đạc cho thấy kiểu thiết kế này khó tạo được độ đồng đều ánh sáng.

- Đối với kiểu bố trí đèn theo kiểu trục giữa, thường được sử dụng ở những đường lớn có dải phân cách ở giữa. Tuy nhiên, cách thiết kế này gây khó khăn cho việc bảo trì đèn.

• 
  Chiếu sáng đường giao nhau.
  

Hình 2.11. Đường giao nhau.

- Tại những đường giao nhau có những chỗ xảy ra việc gặp nhau giữa người đi đường và xe cộ qua lại, chiếu sáng điểm giao thích hợp là yêu cầu thiết kế then chốt nhằm giúp cho người đi xe nhìn thấy rõ người đi đường.

- Chiếu sáng in hình bóng hoặc những bóng ngược chiều cũng giúp tạo khả năng nhìn chính xác cho người đi. Đèn pha của xe ôtô có thể kết hợp với đèn chiếu sáng loại đường giao nhau đặt cố định nhằm giúp nhìn thấy bóng ngược chiều nhau.

- Để làm tăng khả năng nhìn thấy người đi đường, những bộ đèn nên đặt góc xa bên phải của khu vực giao nhau để in bóng của người đi đường theo hướng dòng giao thông chính. Vị trí đó nhằm tăng mức chiếu sáng trên khu vực giao nhau nơi có sự gặp nhau giữa người đi bộ và xe cộ. Chiếu sáng góc gần bên phải của vùng giao nhau không được sử dụng cho sự đến gần, có xu hướng làm mù người lái xe và đặt điểm giao nhau trong vùng tối. Bộ đèn nên đặt cách xa mỗi bên của khu vực giao một khoảng cách bằng nhau nhằm tạo ra mức độ rọi mong muốn tại khu vực giao nhau.

- Chiếu sáng in hình bóng trên nền đường sáng được tạo ra khi nguồn chiếu sáng chính ở đằng sau người đi đường dẫn đến sẽ nhìn thấy những vật thể tối hơn trên nền sáng hơn.

Đường phụ

Đường chính

Đường chính

d)


c)

Hình 2.12. Các dạng chiếu sáng tại những đường giao nhau.

Trong đó:

1. 
   Ngã ba chiếu sáng.
   
2. 
   Ngã ba chiếu sáng khúc cong: đường chính giao với đường phụ.
   
3. 
   Ngã tư, đường chính hai làn đường và đường phụ hai làn đường.
   
4. 
   Ngã tư, hai đường chính giao nhau: mỗi đường có 4 làn đường…
   

- Khả năng thấy rõ trực tiếp người đi đường do đèn xe chiếu lên hoặc từ đèn chiếu đường giao nhau bị ảnh hưởng do sự phản xạ của màu sắc quần áo. Đối với con đường được thiết kế chiếu sáng liên tục, chiếu sáng bóng làm tăng khả năng nhìn thấy người đi đường, đặc biệt là khi người đi đường mặc quần áo màu tối.

Cổng tín hiệu

Hình 2.13 Chiếu sáng đường có đường sắt băng ngang

- Chiếu sáng bóng không còn hiệu quả đối với chiếu sáng đường có đường sắt băng ngang vì kích thước to lớn của xe lửa. Thiết kế chiếu sáng như hình trên sẽ cung cấp độ rọi trên mặt đường và cả bề mặt thẳng đứng của xe lửa. Những bộ đèn thông thường nên được đặt cách đường ray từ 12 m -15 m, dùng loại lắp đặt bộ đèn high mast.

Chú ý: Đối với đường giao với đường sắt băng ngang: chiều rộng của tuyến đường được thiết kế tính từ điểm cách tâm của đường ray tàu hỏa ở cả hai phía là 15m. Đèn được bắt ở hai điểm đó.

• 
  Chiếu sáng cho các đường cong và bùng binh.
  

- Chiếu sáng bùng binh.

Hình 2.15 Đặt đèn tại các bùng binh

• 
  Chiếu sáng cho đường hầm.
  

- Do thích nghi với độ chói bên ngoài cao, người lái xe không thể nhìn thấy những chi tiết trong đường hầm dài, xuất hiện dần những hố đen. Đối với đường hầm ngắn, những chi tiết có thể nhìn thấy trong tình trạng tương phản xấu khi đường hầm xuất hiện như khung sườn đêm quanh nền sáng. Những yếu tố quyết định để đường hầm hoặc đường dưới cầu phải được chiếu sáng cả ngày là chiều dài của đường hầm, tầm nhìn trong vùng thoát, lượng ánh sáng tự nhiên trong đường hầm và mật độ giao thông.

- Vì thế, vấn đề chính khi thiết kế ánh sáng trong đường hầm là yêu cầu chiếu sáng suốt cả ngày, khi người lái xe đi vào đường hầm ở tốc độ cao và nhìn thấy con đường được chiếu sáng ngời và xung quanh đường hầm trước khi vào hầm, sau đó họ sẽ thích nghi với độ chói trong hầm.

- Chiếu sáng đường hầm tốt giúp điều kiện nhìn tốt cho người lái xe, điều này đòi hỏi mức chiếu sáng cần đạt được mức thích nghi của mắt. Do mức thích nghi dần dần thay đổi khi lái xe qua đường hầm nên đường hầm có thể được chia theo chiều dài thành 5 phần:

• 
  Khu vực đường vào.
  

- Diện tích không gian, đường, khu vực xung quanh và cổng vào hầm được xác định và được gán cho một độ chói để cho phép tính độ chói yêu cầu ở vị trí bắt đầu của đường hầm, gọi là vùng ngưỡng để tính toán. Độ chói yêu cầu ở vị trí bắt đầu đường hầm gồm độ chói của đường, độ chói bầu trời và độ chói xung quang đường hầm.

• 
  Vùng ngưỡng.
  

- Bức tường chắn ánh sáng ngày, mái hắt và trần hầm làm giảm L đồng nghĩa với giảm tỉ lệ lượng ánh sáng và năng lượng được cần trong phân đoạn đầu tiên này. Trong phân đoạn thứ hai của vùng ngưỡng, mức độ rọi giảm nhanh chóng đạt đến bằng 40% mức ban đầu.

• 
  Vùng quá độ.
  

• 
  Khu vực bên trong đường hầm.
  

Bảng 2.2 Mức chiếu sáng yêu cầu

• 
  Vùng thoát khỏi đường hầm.
  

- Biến đổi lối ra thành lối vào (tốc độ giảm) trong trường hợp có biển báo khẩn cấp.

- Vào ban đêm, điều kiện chiếu sáng ở lối vào và lối ra là không cần thiết và mức chiếu sáng có thể giảm.

- Đối với những đường hầm có chiều dài trên 200m luôn phải thiết kế các phương án chiếu sáng dự phòng khi gặp sự cố.

- Chú ý: Đường hầm ngắn là một con đường hoặc đường sắt vượt qua cầu và đường chui dài hơn 25m dành cho giao thông cơ giới bao gồm lối vào đến bãi đậu xe nhiều tầng. Chiều cao nằm trong khoảng 2,5 đến 6 hoặc hơn và chiều rộng từ 5 đến 20 m. Nếu đường hầm ngắn hơn 25m thì không cần chiếu sáng đường hầm.

2.2.5 Một số loại cột và cần đèn

• 
  Các dạng cột.
  

- Chiếu sáng dạng tháp “highmast” đặt những bộ đèn công suất lớn ở đỉnh của cột tháp cao để chiếu sáng một vùng rộng lớn.

- Sử dụng cột ít hơn, vị trí cột xa so với đường, cung cấp chiếu sáng đồng bộ và dễ chịu hơn so với chiếu sáng thông thường. Chiếu sáng “highmast” không thích hợp ở những khu vực dân cư vì lắp đặt bộ đèn cao, gây chói lóa và xâm nhập ánh sáng vào khu vực riêng tư.

- Thiết bị dùng phổ biến nhất là cột 12m cho bộ đèn HPS 250 W.

- Khoảng cách các bộ đèn khi dùng cột 12m thường từ 73 -> 75m phụ thuộc vào mức độ rọi yêu cầu và số làn đường.

- Khi bộ đèn 250W này dùng cho đường có ba làn đường thì khoảng cách giữa các cột không được quá 73m.

- Khi hệ thống chiếu sáng dùng cho 3 làn đường hoặc nhiều hơn thì cột 12m và cột 15m được sử dụng. Cột 12m dùng cho đoạn đường dốc và đường vòng còn cột 15m dùng cho đường xuyên suốt. Ứng với cột 15m dùng đèn HPS 400W và khoảng cách giữa các cột là 85 – 92 m.

- Một số loại cột sử dụng ở những nơi cần chiếu sáng rộng như quảng trường, sân vận động…

Hình 2.16. Các loại cột sử dụng

Trong đó:

1. Lắp đặt chiếu sáng cầu hoặc chướng ngại vật.

2. Hai mast arm (cánh tay đòn).

3. Lắp đặt thẳng đứng.

4. Cọc trang trí.

- Giới thiệu một vài loại cọc: 9 – 40 mast arm (cánh tay đòn) dài 2,7m với chiều cao lắp đặt 12m bằng nhôm hoặc thép không rỉ.

- 6BD – 40: mast arm (cánh tay đòn) dài 1,8 m với chiều cao lắp đặt 12m, trong lắp đặt chiếu sáng chướng ngại vật.

- VDM – 45: bộ đèn thẳng đứng có hai đầu nhô ra với chiều cao lắp đặt 14m.

- Chiều cao cọc điển hình là 13.7 m với bộ đèn HPS 250W, 15m dùng cho bộ đèn HPS 400W, dùng trong chiếu sáng chướng ngại vật trung bình và cầu đường.

• 
  Các kiểu cần đèn:
  

kính thích hợp. Khi thiết kế người ta tính toán rất kỹ độ vươn cần đèn, góc nghiêng cần đèn vì. Các thông số này ảnh hưởng rất lớn đến thông số quang học của hệ thống chiếu sáng.

- Xà kẹp cần đèn: thường bằng thép L, dùng để kẹp cần đèn vào cột.

Hình 2.17 Một số kiểu cần đèn

- Các vật liệu khác như tăng - đơ để căng cáp treo, các loại kẹp dây, móc treo,…

- Đế gang trang trí: thường đặt ở gốc cột, màu đen hoặc xanh có trang trí khá đẹp.

- Sở dĩ người ta làm từ gang vì nó không bị rỉ. Giá thành đế gang rất đắt (>10 triệu đồng) nên chỉ áp dụng cho các tuyến đường quan trọng.