Đánh giá môi trường thị giác

Như đã thảo luận trong chương về quang thông, độ rọi là một chỉ số đánh giá rất quan trọng trong thiết kế chiếu sáng, với phần lớn thiết kế chiếu sáng đều dựa trên độ rọi khuyến nghị theo CIE và các tiêu chuẩn khác. Mặc dù độ rọi có thể được đo bằng máy đo độ rọi, nhưng các đại lượng quang học có thể đo được không chỉ có độ rọi mà còn cả độ sáng. Hình 1 thể hiện mối quan hệ giữa độ rọi và độ sáng.

Như thể hiện trong Hình 1, Độ rọi ghi lại lượng ánh sáng chiếu tới đối tượng được đánh giá. Tuy nhiên, khi xem xét mối quan hệ về vị trí giữa mắt của người đánh giá và đối tượng được đánh giá, thì việc đánh giá độ sáng mà người đánh giá cảm nhận được đối với đối tượng không dựa trên lượng ánh sáng chiếu tới đối tượng, mà dựa trên lượng ánh sáng theo hướng nhìn của người đánh giá sau khi chiếu vào và sau đó được phản xạ lại từ đối tượng. Nếu bản thân đối tượng phát ra ánh sáng, chẳng hạn là một nguồn sáng, thì lượng ánh sáng phát ra từ đối tượng theo hướng nhìn sẽ ảnh hưởng đến cách mà người đang nhìn đối tượng đánh giá độ chói.

Độ sáng thể hiện lượng ánh sáng theo hướng nhìn của người đánh giá. Do đó, để thiết kế chiếu sáng có cân nhắc đến các giác quan của con người, thiết kế chiếu sáng cần tập trung nhiều vào độ sáng hơn là độ rọi.

Trong chương này, chúng ta sẽ giới thiệu các phương pháp đánh giá môi trường thị giác được phát triển dựa trên độ sáng như đã mô tả ở trên.

Khi có đèn hoặc cửa sổ được chiếu sáng trong tầm nhìn của một người vào ban ngày, ánh sáng chói sẽ khiến người đó cảm thấy khó chịu và khó nhìn thấy vật thể. Hiện tượng này được gọi là chói lóa.

Thông thường, hiện tượng chói lóa xảy ra khi một người nhìn trực tiếp vào đèn có độ sáng cao hoặc nguồn sáng tương tự, nhưng ngay cả khi người đó không nhìn trực tiếp vào đèn có độ sáng cao, hiện tượng chói lóa vẫn có thể xảy ra nếu đèn nằm trong tầm nhìn, hoặc nếu đèn được phản chiếu trên kính hoặc bề mặt sáng bóng khác và ánh phản chiếu đó chiếu vào mắt người đó.

Ngoài ra, hiện tượng chói lóa được phân loại thành hai loại tùy thuộc vào tác động của nó đối với người: chói lóa gây khó chịu, khiến người ta cảm thấy không thoải mái, và chói lóa gây hạn chế tầm nhìn, khiến người đó khó nhìn thấy vật thể. Tuy nhiên, nhìn chung, hai loại chói lóa này ảnh hưởng lẫn nhau theo những cách phức tạp và không thể dễ dàng tách rời.

Với độ rọi trong nhà thông thường, rất hiếm khi độ chói đạt đến mức nguy hiểm khiến có thể hoặc không thể thấy vật thể mà người đó đang cố nhìn, và vẫn có đủ dư địa để có thể nhìn thấy vật thể đó. Do đó, ngay cả khi một nguồn sáng có độ sáng hơi cao chiếu vào tầm nhìn của một người, các vấn đề nghiêm trọng do chói lóa gây hạn chế tầm nhìn gây ra hầu như không bao giờ xảy ra. Vì lý do này, chói lóa gây khó chịu là ưu tiên hàng đầu đối với chiếu sáng trong nhà.

Cho đến nay, nhiều nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành về các phương pháp để đánh giá một cách định lượng sự khó chịu do ánh sáng chói lóa từ thiết bị chiếu sáng gây ra. Các phương pháp đánh giá này có thể được chia thành hai loại chính là hệ thống chỉ số độ chói và hệ thống kiểm soát độ sáng.

Bảng 1: Trích từ bảng tính chỉ số vị trí 1)

		H/R
		0.0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
T/R	0.0	1.00	1.26	1.53	1.90	2.35	2.86	3.50	4.20	5.00
	0.1	1.05	1.22	1.46	1.80	2.20	2.75	3.40	4.20	5.00
	0.2	1.12	1.30	1.50	1.80	2.20	2.66	3.18	4.20	5.00
	0.3	1.22	1.38	1.60	1.87	2.25	2.70	3.25	4.20	5.00
	0.4	1.32	1.47	1.70	1.96	2.35	2.80	3.30	4.20	5.00
	0.5	1.43	1.60	1.82	2.10	2.48	2.91	3.40	4.20	5.00
	0.6	1.55	1.72	1.98	2.30	2.65	3.10	3.60	4.20	5.00
	0.7	1.70	1.88	2.12	2.48	2.87	3.30	3.78	4.20	5.00
	0.8	1.82	2.00	2.32	2.70	3.08	3.50	3.92	4.20	5.00
	0.9	1.95	2.20	2.54	2.90	3.30	3.70	4.20	4.20	5.00
	1.0	2.11	2.40	2.75	3.10	3.50	3.91	4.40	4.20	5.00
	1.1	2.30	2.55	2.92	3.30	3.72	4.20	4.70	4.20	5.00
	1.2	2.40	2.75	3.12	3.50	3.90	4.35	4.85	4.20	5.00
	1.3	2.55	2.90	3.30	3.70	4.20	4.65	5.20	4.20	5.00
	1.4	2.70	3.10	3.50	3.90	4.35	4.85	5.35	4.20	5.00
	1.5	2.85	3.15	3.65	4.10	4.55	5.00	5.50	4.20	5.00
	1.6	2.95	3.40	3.80	4.25	4.75	5.20	5.75	4.20	5.00
	1.7	3.10	3.55	4.00	4.50	4.90	5.40	5.95	4.20	5.00

Hệ thống chỉ số độ chói là một phương pháp đánh giá chính xác mức độ chói lóa gây khó chịu bằng công thức tính toán với các biến số sau: độ sáng của nguồn sáng ảnh hưởng đến mức độ chói lóa gây khó chịu, kích thước của nguồn sáng; vị trí của nguồn sáng, và độ sáng môi trường xung quanh tạo nên nền cho bề mặt phát quang của nguồn sáng (bề mặt trần/tường, v.v.). Trước đây, một số quốc gia đã độc lập xây dựng và sử dụng các công thức tính toán cho hệ thống này.

Do đó, vào năm 1987, CIE đã thành lập một ủy ban kỹ thuật với nhiệm vụ thiết lập một hệ thống chỉ số chói lóa đồng nhất. Các cuộc tranh luận về công nghệ đã được tiến hành liên quan đến UGR (Hệ số Chói lóa Đồng nhất)2), một phương pháp đồng nhất mức độ chói lóa gây khó chịu của CIE, và UGR đã được thiết lập làm tiêu chuẩn của CIE.

UGR được tính toán từ độ sáng nền Lb[cd/m2], độ sáng của bề mặt phát quang của thiết bị chiếu sáng L[cd/m2], kích thước của phần phát sáng của thiết bị chiếu sáng ω[sr] và chỉ số vị trí Guth p bằng Công thức (3) được hiển thị bên dưới.

Ở đây, độ sáng nền Lb thường được tính bằng Công thức (4) từ độ rọi gián tiếp Ei[lx] từ vị trí mắt của người quan sát.

Độ sáng L của bề mặt phát quang của thiết bị chiếu sáng được tính bằng Công thức (5) từ tích phân cường độ sáng theo hướng người quan sát của thiết bị chiếu sáng I[cd] và diện tích chiếu của phần phát sáng của thiết bị chiếu sáng Ap[m2].

Vì kích thước của phần phát sáng của thiết bị chiếu sáng ω được biểu thị bằng một góc khối, nên nó được tính bằng Công thức (6) được thể hiện bên dưới từ diện tích chiếu của phần phát sáng của thiết bị chiếu sáng Ap[m2] và khoảng cách từ người quan sát đến tâm của phần phát sáng của thiết bị chiếu sáng r[m].

Chỉ số vị trí p Guth được xác định bởi vị trí của thiết bị chiếu sáng khi người quan sát nhìn thấy thiết bị đó. Chúng tôi sẽ giải thích phương pháp tìm giá trị này bằng ví dụ về không gian chiếu sáng được thể hiện trong Hình 10. Như bạn có thể thấy trong Hình 10, mối quan hệ về vị trí giữa người quan sát và thiết bị chiếu sáng được thể hiện bằng H, T và R. Tiếp theo, T/R và H/R được tính toán từ H, T và R, và sau đó p được suy ra từ T/R và H/R.

Sử dụng UGR được tính toán theo cách này, độ chói lóa gây khó chịu trong cơ sở đối tượng được đánh giá, hay đúng hơn là thiết bị chiếu sáng được lựa chọn. Mối quan hệ giữa giá trị UGR và mức độ chói lóa gây khó chịu khi thực hiện các phép đo được thể hiện trong Bảng 2, do đó việc đánh giá được thực hiện dựa trên bảng này.

Bảng 2: Mối quan hệ giữa giá trị UGR và mức độ chói lóa gây khó chịu 2)

Bảng 3: Trích từ danh sách các yêu cầu về chiếu sáng của CIE

(Tài liệu tham khảo)
*Thông tin trên trang này được định dạng dựa trên trang web tiếng Nhật của công ty chúng tôi và được chỉnh sửa theo tiêu chuẩn IEC; tuy nhiên, một số mục đã được định dạng theo tiêu chuẩn JIS nhằm mục đích tham khảo.

1) Mori, Sudo, Saijo, Sato và Hotta: Nghiên cứu chỉ số đánh giá bầu không khí cho ngoại thất kiến trúc-báo cáo thứ hai, Biên bản hội nghị thường niên về kỹ thuật chiếu sáng của Nhật Bản, trang 5-23 (2012)
2）CIE Technical Report 117-1995： Discomfort Glare in Interior Lighting (1995) .