Quang thông là gì? Công thức tính số lượng đèn chuẩn xác

Bản chất của quang thông là đại lượng trắc quang đo tổng lượng ánh sáng khả kiến (ánh sáng mà mắt người nhìn thấy) mà một nguồn sáng phát ra theo mọi hướng trong một giây.

Bài viết này được đội ngũ kỹ sư tại DAT Group tổng hợp hướng dẫn chuyên sâu về bản chất quang thông, đơn vị Lumen, mối quan hệ giữa các đại lượng trắc quang và công thức tính số lượng đèn chuẩn xác cho từng không gian sống.

Quang thông là gì?

Quang thông (tiếng Anh là Luminous Flux) là đại lượng trắc quang đo tổng lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng theo mọi hướng trong một đơn vị thời gian (thường tính bằng 1 giây). Hiểu một cách đơn giản, quang thông chính là thông số thể hiện công suất bức xạ và mức độ sáng của một bóng đèn.

Mối liên hệ giữa quang thông và các đại lượng chiếu sáng cơ bản

Chỉ số quang thông trên mỗi Watt tiêu thụ được gọi là hiệu suất phát quang (Luminous Efficacy), đo bằng đơn vị Lumen trên Watt (lm/W). Đây là thước đo chuẩn mực nhất để đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng của thiết bị chiếu sáng.

Sự chuyển dịch công nghệ sang đèn LED đã tạo ra bước nhảy vọt về hiệu suất phát quang. Đèn sợi đốt chỉ đạt từ 10 đến 15 lm/W do phần lớn năng lượng biến thành nhiệt. Trong khi đó, đèn LED ứng dụng chip SMD từ Bridgelux hay Philips Lumileds đạt hiệu suất từ 120 đến 160 lm/W, tiết kiệm tới 85% điện năng tiêu thụ.

=> Hiệu suất phát quang càng cao chứng tỏ bộ đèn chuyển hóa điện năng thành ánh sáng càng hiệu quả, giúp gia chủ giảm thiểu chi phí tiền điện sinh hoạt mà vẫn duy trì không gian đủ sáng.

Bảng tiêu chuẩn quang thông và độ rọi cho từng không gian

Công thức tính toán quang thông và số lượng đèn cần sử dụng

Tính toán số lượng đèn dựa trên tổng quang thông cần thiết là phương pháp kỹ thuật chuẩn xác nhất, giúp loại bỏ hoàn toàn tính ước lượng cảm tính khi hoàn thiện nội thất.

Công thức xác định tổng quang thông yêu cầu cho toàn bộ không gian phòng:

tong=ESUFMF

Trong đó các thông số kỹ thuật được xác định cụ thể:

• E là độ rọi tiêu chuẩn của phòng theo tiêu chuẩn TCVN, tính bằng Lux.

• S là diện tích mặt bằng sàn của căn phòng, tính bằng mét vuông.

• UF là hệ số sử dụng của bộ đèn (Utilisation Factor), dao động từ 0.6 đến 0.8 đối với phòng có tường màu sáng.

• MF là hệ số bảo trì (Maintenance Factor), tính đến sự suy hao ánh sáng do bụi bẩn, lấy giá trị từ 0.75 đến 0.85.

Khi đã tính được tổng quang thông cần thiết, số lượng bóng đèn cần lắp đặt được xác định theo công thức:

N=tongden

Trong đó Phi đèn là quang thông định mức của một bóng đèn ghi trên bao bì sản phẩm.

Ví dụ tính toán thực tế cho một phòng khách có diện tích 25 mét vuông:

• Độ rọi yêu cầu là 300 Lux.

• Hệ số sử dụng UF lấy bằng 0.7 và hệ số bảo trì MF lấy bằng 0.8.

• Tổng quang thông cần thiết là: (300 x 25) / (0.7 x 0.8) xấp xỉ 13,392 Lumen.

Nếu gia chủ chọn bóng đèn LED âm trần 12W có quang thông 1,100 Lumen, số bóng đèn cần lắp là: 13,392 / 1,100 = 12.17 bóng. Gia chủ làm tròn và bố trí 12 bóng đèn phân bổ đều khắp mặt trần.

Quy trình tự kiểm tra và chuẩn bị thiết kế chiếu sáng:

• Đo đạc chính xác chiều dài, chiều rộng và chiều cao trần nhà.

• Xác định công năng chính của phòng để chọn độ rọi Lux phù hợp.

• Lựa chọn bóng đèn có quang thông rõ ràng và hiệu suất phát quang từ 100 lm/W trở lên.

• Bố trí khoảng cách giữa các đèn đều nhau để ánh sáng phủ kín mặt sàn.

• Kiểm tra chỉ số hoàn màu CRI trên 80 Ra để màu sắc đồ đạc hiển thị trung thực.

3 yếu tố tác động đến sự suy giảm Luminous Flux của đèn

1. Nhiệt độ tiếp giáp chip LED

Nhiệt lượng là yếu tố gây thoái hóa điốt phát quang nhanh nhất. Khi nhiệt độ mối nối vượt quá 85 độ C, các vật liệu bán dẫn bị suy giảm khiến quang thông sụt giảm nhanh. Đèn đạt chuẩn cần trang bị đế tản nhiệt nhôm đúc nguyên khối dày dặn để giải phóng nhiệt kịp thời.

2. Chất lượng tinh thể bán dẫn và lớp phủ phốt pho

Các loại chip LED sử dụng vật liệu tinh khiết cao cấp, duy trì tỷ lệ suy hao quang học rất thấp. Lớp phủ bột phốt pho biến đổi ánh sáng xanh thành ánh sáng trắng nếu kém chất lượng sẽ bị cháy xém hoặc biến tính sau 2,000 đến 3,000 giờ thắp sáng.

3. Độ ổn định của bộ nguồn Driver

Dòng điện đầu ra không ổn định sẽ khiến chip LED bị sốc điện nhiệt liên tục, làm giảm tuổi thọ phát quang. Bộ nguồn đạt chuẩn phải có hệ số công suất Cos phi trên 0.9 và tích hợp tính năng bảo vệ quá áp.

Theo tiêu chuẩn kiểm định độ bền IES LM-80 và phương pháp ngoại suy TM-21, tuổi thọ đèn LED được xác định bằng mốc L70. Đây là khoảng thời gian đèn thắp sáng liên tục cho đến khi lượng quang thông suy giảm còn 70% so với ban đầu.

Câu hỏi thường gặp về Luminous Flux

Đèn có số Watt lớn hơn có luôn sáng hơn đèn có số Watt nhỏ hơn không?

Số Watt chỉ đo lượng điện năng tiêu thụ, không đại diện cho độ sáng thực tế. Một bóng đèn LED 15W chất lượng cao có hiệu suất 130 lm/W sinh ra quang thông 1,950 Lumen, sáng hơn bóng đèn huỳnh quang 36W có hiệu suất 50 lm/W sinh ra 1,800 Lumen. Do đó, người mua luôn phải so sánh chỉ số quang thông Lumen thay vì nhìn vào số Watt.

Tiêu chuẩn suy giảm quang thông L70 có ý nghĩa gì đối với tuổi thọ đèn LED?

Đèn LED hiếm khi cháy đứt bóng đột ngột mà mờ dần theo thời gian. Mốc L70 biểu thị thời điểm quang thông của đèn giảm xuống còn 70% mức ban đầu. Đây là ngưỡng khuyến cáo nên thay bóng mới vì ánh sáng lúc này không còn đủ độ rọi tiêu chuẩn để làm việc và sinh hoạt an toàn cho mắt.

Làm thế nào để đo lường quang thông thực tế tại nhà nếu không có thiết bị chuyên dụng?

Người dùng không thể tự đo quang thông Lumen tổng thể tại nhà vì phép đo này bắt buộc dùng quả cầu tích phân trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, gia chủ có thể sử dụng máy đo độ rọi cầm tay (Lux kế) hoặc ứng dụng đo ánh sáng trên điện thoại để đo độ rọi Lux tại bề mặt bàn làm việc, sau đó đối chiếu với bảng tiêu chuẩn TCVN để biết phòng có đủ ánh sáng hay không.