Các Yếu Tố Cần Xem Xét Trong Thiết Kế Đèn Nội Thất

Đèn Nội Thất Chung trong Quá Khứ và Hiện Đại

Chúng ta biết rằng đèn điện trong những ngày đầu, khi các phòng học, văn phòng và các khu vực làm việc chung khác được chiếu sáng bằng các quả cầu prismatic hoặc bán trong suốt. Những quả cầu này được treo từ trần nhà và chứa đèn sợi đốt theo cách mà các đơn vị này cung cấp lumen cả trực tiếp và gián tiếp đến mặt phẳng làm việc. Điều này xảy ra thông qua sự phản xạ từ các bề mặt của phòng. Lại nữa, các quả cầu bao bọc bằng kính được sử dụng rộng rãi để có độ sáng cao. Do đó, hệ thống chiếu sáng này tạo ra lượng lớn ánh sáng chói trong mắt công nhân.

• Vào những năm 1930, hệ thống chiếu sáng gián tiếp hoàn toàn xuất hiện với các thiết bị chiếu sáng hình Pan hoặc vòng đồng tâm. Ngay cả khi nó có một cơ sở đèn mạ bạc nửa phần được gắn lên trên trong một lỗ ở trung tâm của đơn vị. Trong hệ thống này, nó chuyển hướng lumen của đèn lên trần nhà. Do đó, trần nhà thực chất trở thành nguồn sáng.
  Đúng là những đơn vị gián tiếp này đã tạo ra ánh sáng chất lượng cao không gây chói. Tuy nhiên, hệ thống chiếu sáng này rất kém hiệu quả. Trong hệ thống chiếu sáng gián tiếp này, không có lumen nào đi trực tiếp đến mặt phẳng làm việc. Lại nữa, nhiều đèn được yêu cầu trong một không gian cụ thể để cung cấp đủ độ rọi cho mặt phẳng làm việc. Do đó, lượng nhiệt (hồng ngoại) được sản sinh ra thường khiến không gian trở nên không thoải mái về nhiệt.

• Vào cuối những năm 1930, sự xuất hiện của đèn huỳnh quang đã khởi đầu một sự thay đổi trong chiếu sáng nội thất. Những đèn này có độ sáng thấp hơn nhiều so với đèn sợi đốt. Do đó, việc gửi tất cả lumen của đèn lên trần nhà để chuyển hướng xuống dưới không còn cần thiết nữa. Lại nữa, với bố trí phù hợp với các tấm chắn và ống kính, hầu hết lumen có thể được gửi trực tiếp xuống dưới. Tất nhiên, đèn huỳnh quang có hiệu suất khoảng năm lần so với đèn sợi đốt. Do đó, 70 foot-candela của đèn huỳnh quang có thể được cung cấp hiệu quả hơn 30 foot-candela của đèn sợi đốt.

• Sự xuất hiện của đèn halide kim loại và đèn natri áp suất cao đã gây ra nhiều thay đổi bổ sung trong chiếu sáng nội thất vào những năm 1960. Chúng đã giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng vào đầu những năm 1970. Những đèn này tập trung và có độ sáng cao như đèn sợi đốt. Chúng có hiệu suất gấp bảy lần hoặc hơn. Do đó, việc chiếu sáng gián tiếp hoàn toàn trong các không gian nội thất trở nên khả thi về kinh tế một lần nữa để thiết kế với những đèn này. Kết quả là, việc giảm tiêu thụ năng lượng có thể thực hiện được một chút. Trong hệ thống chiếu sáng gián tiếp này với những đèn này, mức độ rọi được hạ xuống. Hệ thống chiếu sáng này, mặc dù cung cấp độ rọi đồng đều hợp lý trên toàn bộ diện tích mặt phẳng làm việc, vẫn yêu cầu độ rọi bổ sung tại các vị trí công việc.

• Vì vậy, chúng ta lưu ý rằng đèn sợi đốt không được khuyến nghị cho chiếu sáng tổng thể trong các không gian nội thất, nơi mà đèn huỳnh quang tiếp tục chiếm ưu thế so với hệ thống đèn sợi đốt. Một lần nữa, trong chiếu sáng nội thất, đặc biệt là đèn ống 4 foot-candela, 40 W khởi động nhanh là loại đèn huỳnh quang được sử dụng phổ biến nhất. Đèn halide kim loại càng xuất hiện nhiều hơn mỗi năm trong chiếu sáng gián tiếp, cả từ các thiết bị treo trên trần và trong các đơn vị được tích hợp vào đồ nội thất văn phòng. Đèn phổ biến nhất cho những mục đích này là đèn halide kim loại 400 W phủ phốt pho. Đèn natri áp suất cao trong các thiết bị chiếu sáng được thiết kế cẩn thận đang nhận được sự chấp nhận ở một số mức độ trong chiếu sáng nội thất nhưng thường chỉ được khuyến nghị cho các phòng có trần cao và nơi mà việc tái tạo màu sắc tốt không quan trọng, như nhà thi đấu.

Đèn cho Chiếu Sáng Nội Thất

Người thiết kế chiếu sáng nội thất thường chọn đèn từ các loại đèn sau:

• Đèn sợi đốt

• Đèn huỳnh quang

• Đèn halide kim loại

• Đèn natri áp suất cao

Mỗi loại đèn trên đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các yếu tố mà người thiết kế cần xem xét khi chọn đèn là:

1. Xem xét hiệu suất phát quang. Hiệu suất phát quang là tỷ lệ giữa lượng lumen phát ra từ đèn so với điện năng (tính theo watt) đầu vào cho đèn. Độ chiếu sáng yêu cầu phải được cung cấp bởi đèn kết hợp với chi phí chiếu sáng một cách kinh tế.

2. Cần xem xét tuổi thọ của đèn. Người thiết kế nên suy nghĩ về những khó khăn khi thay thế đèn cháy và liệu việc thay thế đồng loạt các đèn có phải là lựa chọn kinh tế hơn hay không.

3. Việc duy trì lumen của đèn là một yếu tố quan trọng. Câu hỏi có thể đặt ra là liệu có quan trọng để duy trì một mức độ chiếu sáng tối thiểu nào đó mọi lúc hay không.

4. Lại một yếu tố quan trọng khác là màu sắc, yếu tố về diện mạo. Mặc dù tất cả các loại đèn được liệt kê đều tạo ra ánh sáng "trắng", nhưng CCT và CRIs của chúng lại khác nhau. Người thiết kế nên xem xét tầm quan trọng của màu sắc của công việc nhìn thấy và môi trường xung quanh để được tái tạo trung thực.

5. Thiết bị phụ trợ cần thiết cùng với đèn cũng là một vấn đề lớn. Như chúng ta đã thấy, tất cả các nguồn sáng phóng điện đều yêu cầu bộ ballast, trong khi đèn sợi đốt thì không. Loại ballast được sử dụng có thể ảnh hưởng đến công suất phát sáng, tuổi thọ, độ tin cậy khi khởi động, hiệu quả hệ thống và sự thoải mái của người sử dụng.

6. Các nhà thiết kế nên cân nhắc các yếu tố khác có thể có trong môi trường cụ thể hay không, nhiệt độ có phải là vấn đề hay không và liệu khu vực đó có cần phải tránh hiệu ứng nhấp nháy hay không, nhiễu điện từ có làm phiền các hoạt động đang diễn ra trong không gian, khí thải có hiện diện gây ăn mòn hoặc tạo ra bầu không khí dễ cháy nổ v.v.

Xem xét Hiệu suất Phát sáng

Bảng trên cho thấy so sánh ba yếu tố đầu tiên cho bốn loại đèn phổ biến. Hãy thảo luận về hiệu suất của đèn trước. Đối với đèn sợi đốt, hiệu suất dao động từ 12 lm/W cho đèn tiêu chuẩn 40 W đến 22 lm/W cho đèn tiêu chuẩn 500 W. Đối với đèn sợi đốt giữ nguyên thiết kế, hiệu suất tăng theo công suất của đèn. Điều này xảy ra chủ yếu vì dây tóc dày hơn của đèn công suất cao có thể được vận hành ở nhiệt độ cao hơn với cùng tuổi thọ. Đèn PAR (Đèn phản xạ parabol) và R (Đèn phản xạ) thường có hiệu suất thấp hơn so với đèn tiêu chuẩn cùng công suất. Điều này là do đèn PAR và R được thiết kế để có tuổi thọ dài hơn.
Đèn huỳnh quang cung cấp hiệu suất cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt mặc dù có tổn thất từ bộ ổn áp. Ví dụ, đèn huỳnh quang trắng lạnh tiêu chuẩn 40 W phát ra 3150 lumen ban đầu và bộ ổn áp tiêu thụ 12 W. Do đó, hiệu suất ban đầu là 3150/40 = 79 lumens /watt và tổng công suất bao gồm tổn thất bộ ổn áp là 52 W, do đó 3150/52 = 61 lumens / watt tổng cộng. Chỉ số hiệu suất tổng thể này được sử dụng cho con số sau cùng trên thị trường. Trong sơ đồ thiết kế chiếu sáng, đèn huỳnh quang được sử dụng thành cặp với một bộ ổn áp chung để cải thiện hiệu suất tổng thể. Ví dụ, mỗi đèn huỳnh quang tiêu thụ 40 W và bộ ổn áp chung tiêu thụ 12 W, mang lại hiệu suất ban đầu là 68 lumen/W tổng cộng. Trong trường hợp đèn huỳnh quang khởi động nóng, hiệu suất của đèn rất thấp. Trong thời đại hiện đại, bộ ổn áp đèn huỳnh quang được thiết kế sao cho chúng được coi là đèn tiết kiệm năng lượng với hiệu suất phát sáng cao nhất.
Đèn halide kim loại có hiệu suất cao hơn so với đèn thủy ngân. Điều này là do sự bổ sung của muối halide vào đèn halide kim loại. Ví dụ, đèn halide kim loại 400W phát ra 34000 lumen ban đầu và bộ ổn áp tiêu thụ 460 W. Điều này mang lại hiệu suất tổng thể ban đầu là 745 lumen/W. Vì vậy, kích thước công suất thấp hơn sẽ cho hiệu suất thấp hơn.
Lại nữa, trong trường hợp đèn natri áp suất cao, chúng cung cấp hiệu suất cao. Nhưng đèn natri áp suất thấp có hiệu suất cao hơn không phù hợp cho chiếu sáng nội thất. Đó là do đặc tính tái tạo màu kém. Ví dụ, đèn natri 400 W phát ra 50000 lumen ban đầu và bộ ổn áp tiêu thụ 75 W. Vì vậy, toàn bộ hệ thống tiêu thụ 475 W. Hiệu suất phát sáng ban đầu của nó là 105 lumen/W. Theo thành phần, đèn natri 100 W phát ra 9500 lumen, tiêu thụ 135 W, và có hiệu suất ban đầu là 70 lumen/W.

Xem xét Tuổi thọ của Đèn

Cột thứ hai của bảng trên cho thấy tuổi thọ của đèn theo giờ. Chúng ta luôn giả định rằng đèn hoạt động ở điện áp định mức và nhiệt độ bình thường. Tuổi thọ của đèn phụ thuộc vào loại đèn. Tuổi thọ của đèn sợi đốt tiêu chuẩn là 750 hoặc 1000 giờ. Lại nữa, đèn PAR và R được đánh giá ở 2000 giờ. Đối với đèn huỳnh quang, phạm vi tuổi thọ của chúng dựa trên 3 giờ bắt đầu, trong khi đèn huỳnh quang khởi động nóng có tuổi thọ ở cuối thấp của phạm vi, tức là 7500 hoặc 9000 giờ. Đèn khởi động tức thì bền trong 12000 giờ. Lại nữa, tuổi thọ của đèn khởi động nhanh kéo dài 18000 hoặc 20000 giờ.
Tuổi thọ của đèn halide kim loại phụ thuộc vào số giờ đốt mỗi lần khởi động. Tuổi thọ của chúng được đánh giá cho 10 giờ mỗi lần khởi động. Ví dụ, đèn halide kim loại 400 W có tuổi thọ dài nhất, tức là 20000 giờ. Đèn 1500 W có tuổi thọ ngắn nhất, tức là 3000 giờ. Lại nữa, tất cả đèn natri áp suất cao có tuổi thọ 24000 giờ khi chúng được sử dụng với bộ ổn áp được thiết kế đặc biệt. Đèn natri áp suất cao được sử dụng thay cho đèn thủy ngân do công suất thấp hơn và tuổi thọ cao hơn. Đèn Thủy ngân có tuổi thọ 12000 giờ.

Xem xét Phần trăm Giảm ánh sáng

Phần trăm giảm ánh sáng của đèn được hiển thị trong bảng.
Trong trường hợp đèn sợi đốt tiêu chuẩn, nó giảm 10 đến 22% ánh sáng trong suốt tuổi thọ của đèn.
Trong trường hợp đèn huỳnh quang, giá trị lumen 100 giờ được gọi là lumen ban đầu và giảm lumen được tính từ điểm đó và dựa trên 3 giờ mỗi lần khởi động.
Hệ số lumen trung bình là phần trăm của lumen ban đầu được kỳ vọng ở 40% tuổi thọ định mức. Hệ số giảm lumen của đèn là phần trăm của lumen ban đầu được kỳ vọng ở 70% tuổi thọ định mức.
Ví dụ, đèn huỳnh quang trắng lạnh tiêu chuẩn 40 W cung cấp 3150 lumen ban đầu ở 100 giờ và 2650 lm ở 70% tuổi thọ định mức (14000 giờ). Do đó, hệ số giảm lumen của nó là 0.84 hoặc giảm 16% ánh sáng.
Đèn phóng điện cường độ cao có chỉ số lumen ban đầu ở 100 giờ. Giảm lumen cho các đèn này được đưa ra dưới dạng lumen trung bình, tức là lượng lumen được kỳ vọng ở khoảng 70% tuổi thọ định mức. Đèn halide kim loại cho thấy giảm lumen nhiều hơn so với đèn natri áp suất cao.

Xét đến Màu và Lumen của Đèn

Màu của đèn lumen là yếu tố thứ tư luôn được nhà thiết kế xem xét. Để đo màu, CCT (Nhiệt độ màu tương quan) và CRI (Chỉ số tái tạo màu) được tính toán để cung cấp một sự xuất hiện màu phù hợp trong sơ đồ thiết kế chiếu sáng.
CCT hay Nhiệt độ màu tương quan có nghĩa là nhiệt độ của cơ thể đen tại đó bức xạ màu của cơ thể đen này tương đương với màu của đèn lumen.
CRI hay Chỉ số tái tạo màu có nghĩa là mức độ gần gũi giữa màu của lumen từ đèn so với màu chuẩn của lumen. Các đèn chuẩn, theo khuyến nghị của CIE, bao gồm A, B, C, D55, D65 và D75. Loại A là đèn sợi đốt wolfram ở 2856 K và loại B và C là đèn sợi đốt wolfram có thêm bộ lọc. D55, D65 và D75 là các loại đèn ánh sáng ban ngày.
Có năm loại đèn huỳnh quang "trắng" có sẵn trên thị trường. Ba loại đầu tiên là đèn trắng ấm, trắng lạnh và đèn ánh sáng ban ngày, chúng có hiệu suất cao để cung cấp khả năng tái tạo màu hợp lý. Hai loại tiếp theo là hai loại đèn cao cấp chỉ có 70% hiệu suất nhưng cung cấp khả năng tái tạo màu tốt hơn. Từ "ấm", "lạnh" và "ánh sáng ban ngày" được chọn theo nghĩa rằng đèn trắng ấm phát ra ánh sáng trắng vàng và làm cho không gian cảm thấy ấm áp hơn. Trong khi đó, đèn trắng lạnh phát ra ánh sáng trắng xanh và có xu hướng tạo ra không khí mát mẻ hơn. Lại nữa, đèn ánh sáng ban ngày là nguồn sáng rất lạnh và nó gần giống với CCT của một ngày nhiều mây.

Xét đến Bộ điện từ

Đèn điện là yếu tố thứ năm mà nhà thiết kế cần xem xét. Lại một lần nữa, bộ chấn lưu điện tử chiếm ưu thế so với các loại bộ chấn lưu trước đây. Mặc dù bộ chấn lưu cảm ứng đáng tin cậy và có tuổi thọ dài, nhưng chúng cũng có một số nhược điểm. Chúng nặng, tiêu thụ nhiều watt, sinh nhiệt, tạo ra tiếng ồn và cho phép đèn nhấp nháy.
Bộ chấn lưu điện tử nhẹ hơn và hiệu quả hơn. Bộ chấn lưu điện tử không có hiện tượng rít và nhấp nháy. Tuy nhiên, điều đúng là hồ sơ về tuổi thọ và độ tin cậy của chúng vẫn chưa được xác lập. Ngoài ra, còn có một số lo ngại về tác động có thể xảy ra đối với thiết bị gần đó do tần số cao mà chúng tạo ra.
Nếu nhà thiết kế chọn bộ chấn lưu cảm ứng thì chúng nên có nhãn CBM/ETL, điều này có nghĩa là chúng đã đáp ứng yêu cầu của Hiệp hội Sản xuất Bộ chấn lưu Chứng nhận (CBM). Nó bao gồm các tiêu chuẩn đặt ra bởi Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ (ANSI). Chúng đã được kiểm tra và chứng nhận bởi Phòng thí nghiệm Kiểm tra Điện (ETL). Ngoài ra, chúng nên có hệ số công suất cao, có thể lớn hơn 90% và có đánh giá mức âm thanh cao. Bộ chấn lưu phải phù hợp với không gian có mức âm thanh môi trường dưới 25dB.
Underwriters Laboratories (UL) luôn quan tâm đến việc đặt giới hạn tiêu chuẩn an toàn cho bộ chấn lưu sao cho những bộ chấn lưu đó phải đáp ứng yêu cầu có Mức An toàn UL. Theo tiêu chuẩn này, nhiệt độ bên trong bộ chấn lưu trong cụm đèn phải dưới 90oC khi nhiệt độ phòng là 25oC. Lại nữa, nếu nhiệt độ vỏ bộ chấn lưu đạt 110oC, bộ chấn lưu sẽ tự động mở mạch để bảo vệ toàn bộ hệ thống đèn khỏi hư hỏng do nhiệt.

Tuyên bố: Trân trọng nguyên bản, bài viết tốt xứng đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm quyền riêng tu vui lòng liên hệ để xóa.