Tính toán thiết kế chiếu sáng chuẩn kỹ thuật, chi tiết cho mọi không gian

Trong lĩnh vực chiếu sáng, tính toán thiết kế chiếu sáng là bước quan trọng giúp xác định số lượng, công suất và cách bố trí đèn sao cho đảm bảo độ rọi, đồng đều ánh sáng và tiết kiệm năng lượng. Việc tính toán chính xác không chỉ mang lại hiệu quả chiếu sáng tối ưu mà còn giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì. Vậy quy trình tính toán chiếu sáng gồm những bước nào và cần tuân theo tiêu chuẩn gì? Hãy cùng ALED tìm hiểu ngay sau đây.

1. Tìm hiểu về Watt, Lumen và Lux

Trước khi tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng, việc hiểu rõ ba thông số cơ bản là điều rất quan trọng. Nhiều người thường nhầm lẫn giữa Watt, Lumen và Lux khi đánh giá độ sáng của đèn, trong khi mỗi thông số lại phản ánh một khía cạnh kỹ thuật hoàn toàn khác nhau:

• Watt (W): Là đơn vị đo công suất điện, cho biết lượng năng lượng tiêu thụ của đèn trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, Watt không phản ánh trực tiếp độ sáng, mà chỉ thể hiện mức tiêu thụ điện năng.
• Lumen (lm): Là đơn vị đo quang thông, biểu thị tổng lượng ánh sáng mà đèn phát ra. Giá trị Lumen càng cao, ánh sáng của đèn càng mạnh và vùng chiếu sáng càng rộng.
• Lux (lx): Là độ rọi ánh sáng trên một đơn vị diện tích, được tính bằng Lumen/m². Chỉ số này giúp đánh giá mức độ sáng thực tế tại khu vực chiếu sáng, thường được sử dụng để so sánh với tiêu chuẩn chiếu sáng trong thiết kế kỹ thuật.

Trong bảng thông số kỹ thuật của các sản phẩm chiếu sáng, ba chỉ số này luôn được ghi rõ, giúp kỹ sư dễ dàng lựa chọn loại đèn phù hợp với nhu cầu sử dụng, đảm bảo hiệu suất ánh sáng tối ưu và tiết kiệm năng lượng.

2. Các bước tính toán chi tiết trong thiết kế chiếu sáng

2.1 Bước 1: Xác định thông tin ban đầu

Diện tích khu vực (S): Đầu tiên, bạn cần đo hoặc ước tính diện tích khu vực cần chiếu sáng theo công thức:

S = chiều dài × chiều rộng

Độ rọi tiêu chuẩn (E): Mỗi không gian có yêu cầu ánh sáng khác nhau. Dưới đây là mức độ rọi tham khảo:

• Phòng ngủ: 100 – 200 lux
• Phòng khách: 150 – 300 lux
• Phòng bếp: 400 – 800 lux
• Phòng làm việc: 300 – 500 lux
• Hành lang / Cầu thang: 100 – 200 lux

(1 lux tương đương 1 lumen/m²)

2.2 Bước 2: Tính tổng quang thông cần thiết

Công thức: Tổng quang thông Φtổng= E×S

Ví dụ:  Một phòng khách rộng 20 m² cần độ rọi 300 lux thì tổng quang thông yêu cầu là: 300×20=6000 lumen.

2.3 Bước 3: Tính số lượng đèn

Công thức: Số lượng đèn N=Φtổng/Φ đèn

Trong đó Φđèn là quang thông của một bóng đèn (đơn vị: lumen), thông số này thường được ghi rõ trên bao bì sản phẩm.

Ví dụ: Nếu chọn đèn có quang thông 1000 lumen thì: 6000/1000=6 đèn.

2.4 Bước 4: Kiểm tra và tính công suất đèn

Công thức: P= Quang thông của đèn/hiệu sáng phát sáng (lmW)

Hiệu suất phát sáng (η): Là khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng của đèn, thường dao động: 100 – 150 lm/W đối với đèn LED.

Ví dụ: Với đèn LED có quang thông 1000 lumen và hiệu suất 130 lm/W: P≈7.7WP.
Như vậy, đèn có công suất khoảng 7.5W – 9W sẽ phù hợp, vừa đảm bảo độ sáng vừa tiết kiệm điện.

3. Cách tính toán đèn chiếu sáng cho 7 không gian phổ biến

3.1 Tính toán cho mỗi căn phòng trong nhà

Trong kỹ thuật chiếu sáng, độ rọi (E) là đại lượng thể hiện lượng ánh sáng (quang thông) chiếu đến trên một đơn vị diện tích, được đo bằng đơn vị Lux (lx). Đây là thông số quan trọng giúp xác định mức độ sáng phù hợp cho từng không gian.

Công thức cơ bản:

E = Tổng quang thông (Lumen) / Diện tích chiếu sáng (m²)

Cách tính chiếu sáng chi tiết cho từng phòng

Để xác định số lượng và công suất đèn cần thiết, cần chuẩn bị các thông số sau:

• Diện tích khu vực chiếu sáng (m²)
• Mức độ rọi tiêu chuẩn (lux) — có thể tham khảo từ khuyến nghị kỹ thuật hoặc tiêu chuẩn chiếu sáng quốc gia.
• Công suất và quang thông (lumen) của mỗi đèn.

Các bước tính toán:

1. Tổng quang thông cần thiết: Tổng lumen = Độ rọi tiêu chuẩn × Diện tích chiếu sáng
2. Tổng công suất ánh sáng yêu cầu: Tổng công suất = Tổng lumen / Quang thông của một bóng
3. Số lượng đèn cần sử dụng: Số lượng đèn = Tổng công suất / Công suất của một bóng

3.2 Tính toán chiếu sáng cho 1 phòng học

Phương pháp tính toán hệ thống chiếu sáng cho phòng học

Phòng học là không gian đòi hỏi chất lượng ánh sáng cao và ổn định, nhằm bảo vệ thị lực cho học sinh và duy trì khả năng tập trung trong suốt quá trình học tập. Vì vậy, việc thiết kế và tính toán chiếu sáng chính xác theo tiêu chuẩn kỹ thuật là điều hết sức cần thiết.

Theo quy chuẩn, độ rọi trung bình yêu cầu cho phòng học là ≥ 300 lux. Để xác định số lượng đèn cần lắp đặt, người thiết kế cần nắm rõ các thông số sau:

• Diện tích phòng (m²)
• Hiệu suất phát quang của đèn (lm/W)
• Công suất danh định của mỗi đèn (W)

Sau đó, áp dụng các bước tính như sau:

1. Tổng lượng quang thông cần thiết: Tổng lumen = Độ rọi tiêu chuẩn × Diện tích phòng
2. Tổng công suất chiếu sáng yêu cầu: Tổng công suất = Tổng lumen / Hiệu suất phát quang của đèn
   
3. Số lượng đèn cần sử dụng: Số lượng đèn = Tổng công suất / Công suất của một bóng đèn

Ví dụ minh họa:
Giả sử phòng học có diện tích 100m², sử dụng đèn LED panel 36W với hiệu suất chiếu sáng 130 lm/W.

• Tổng quang thông cần: 300 × 100 = 30.000 lm
• Tổng công suất cần: 30.000 ÷ 130 = ≈ 230 W
• Số lượng đèn cần lắp: 230 ÷ 36 ≈ 6 đèn panel (kích thước 600×600 mm)

Với kết quả này, bố trí 6 đèn LED panel 36W đều trên trần sẽ đảm bảo độ rọi đồng đều, ánh sáng ổn định và an toàn cho mắt học sinh, đồng thời tiết kiệm năng lượng và đáp ứng tiêu chuẩn chiếu sáng học đường.

3.3 Tính toán chiếu sáng cho nhà xưởng

Công thức tính chiếu sáng tổng thể

Trong thiết kế chiếu sáng nhà xưởng, cần xem xét đồng thời diện tích không gian, mức độ rọi tiêu chuẩn và hiệu suất quang thông của đèn LED.
Các bước thực hiện như sau:

1. Xác định diện tích khu vực chiếu sáng (A)
2. Xác định độ rọi tiêu chuẩn (E) theo quy chuẩn chiếu sáng công nghiệp — thông thường, khu vực sản xuất cần ≥ 300 lux.
3. Tính tổng lượng quang thông cần thiết (Φ):
   Φ = E × A
4. Tính số lượng đèn cần sử dụng (N):
   N = Φ / (F × UF × LLF)
   Trong đó:
   • F: quang thông của một bộ đèn (lumen)
   • UF: hệ số sử dụng ánh sáng
   • LLF: hệ số suy giảm ánh sáng (Light Loss Factor)

Công thức tính công suất đèn theo độ cao trần

Chiều cao trần nhà có ảnh hưởng trực tiếp đến công suất và góc chiếu sáng của đèn.

• Trần càng cao, ánh sáng cần công suất lớn hơn và góc chiếu hẹp hơn để đảm bảo độ rọi đạt tiêu chuẩn.
• Trần thấp nên dùng đèn công suất nhỏ, góc chiếu rộng, giúp ánh sáng phân bổ đều mà không gây chói.

Các chuyên gia thường dựa vào bảng quy đổi kinh nghiệm thực tế giữa độ cao treo đèn và công suất LED phù hợp để lựa chọn thiết bị chính xác.

Hệ số sử dụng ánh sáng (UF)

Hệ số sử dụng (UF) biểu thị tỷ lệ quang thông từ đèn chiếu tới bề mặt làm việc, chịu ảnh hưởng bởi đặc tính phản xạ của trần, tường, sàn và cấu trúc không gian.
Công thức xác định:

UF = Φh / Φt

Trong đó:

• Φh: quang thông hữu ích tới bề mặt làm việc
• Φt: tổng quang thông phát ra từ đèn

Khi đèn được treo cao, lượng ánh sáng thất thoát nhiều hơn, dẫn đến UF giảm. Ngược lại, không gian có bề mặt phản xạ tốt (như sơn sáng màu hoặc trần trắng) sẽ giúp tăng hệ số sử dụng ánh sáng, cải thiện hiệu quả chiếu sáng tổng thể.

Ví dụ minh họa cách tính số lượng đèn chiếu sáng cho nhà xưởng

Giả sử một nhà xưởng có diện tích 500 m², với mức độ rọi tiêu chuẩn yêu cầu là 320 lux. Ta có thể tiến hành tính toán như sau:

1. Tổng quang thông cần thiết:
   Φ = 500 × 320 = 160.000 lumen
2. Lựa chọn thiết bị chiếu sáng:
   Sử dụng đèn LED công suất 100W, có hiệu suất phát quang 130 lm/W.
3. Tính số lượng đèn cần thiết:
   Số lượng đèn = 160.000 / (100 × 130) = 12 đèn LED 100W

Như vậy, để đảm bảo độ rọi đạt tiêu chuẩn 320 lux, nhà xưởng này cần ít nhất 12 bộ đèn LED công suất 100W.

3.4 Tính toán chiếu sáng cho không gian ngoài trời

Việc thiết kế chiếu sáng ngoài trời chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như độ cao cột đèn, công suất chiếu sáng, góc chiếu, độ phản xạ của bề mặt và điều kiện môi trường (mưa, sương, bụi). Vì vậy, không thể áp dụng công thức cố định cho mọi công trình.

Để đảm bảo độ sáng đạt tiêu chuẩn và hiệu quả năng lượng, việc mô phỏng chiếu sáng bằng phần mềm chuyên dụng như DIALux hoặc Relux là cần thiết. Đồng thời, nên tham khảo ý kiến của kỹ sư chiếu sáng chuyên nghiệp để có phương án bố trí, chọn công suất và thiết bị phù hợp với từng loại không gian.

3.5 Tính toán chiếu sáng cho đường phố

Công thức và phương pháp tính chiếu sáng cho đường phố và khu vực nội bộ

Trong thiết kế hệ thống chiếu sáng đường giao thông và chiếu sáng nội bộ, việc tính toán chính xác độ rọi, số lượng đèn và tổng quang thông cần thiết là yếu tố quyết định đến hiệu quả chiếu sáng, độ an toàn khi di chuyển và khả năng tiết kiệm năng lượng.

Tính toán chiếu sáng đường nội bộ

Đối với các tuyến đường nội khu, hành lang ngoài trời hoặc khu vực di chuyển trong khu công nghiệp – đèn LED chuyên dụng có khả năng chống chịu thời tiết, bụi và ẩm (chuẩn IP65 trở lên) là lựa chọn phù hợp.

Để tính toán số lượng đèn, cần xác định các thông số cơ bản:

• Diện tích khu vực chiếu sáng (A)
• Độ rọi tiêu chuẩn yêu cầu (E)
• Quang thông của từng đèn (Φ)
• Công suất và hiệu suất phát sáng của đèn LED

Công thức tổng quát để xác định tổng lượng quang thông cần thiết:

Φt = E × A

Sau đó, tính số lượng đèn cần thiết:

N = Φt / (Φ × UF × LLF)

Trong đó:

• UF: Hệ số sử dụng ánh sáng
• LLF: Hệ số suy giảm quang thông theo thời gian

Tính toán chiếu sáng đường phố và giao thông

Đối với hệ thống chiếu sáng đường phố hoặc đại lộ, mục tiêu là đảm bảo độ đồng đều ánh sáng trên mặt đường, giúp người tham gia giao thông quan sát rõ ràng và an toàn.

Công thức tính độ rọi trung bình (E) được sử dụng phổ biến:

E = (P × Φ × N) / A

Trong đó:

• E: Độ rọi trung bình (lux)
• P: Công suất danh định của một đèn (W)
• Φ: Hiệu suất quang thông (lm/W)
• N: Số lượng đèn được bố trí
• A: Tổng diện tích khu vực chiếu sáng (m²)

Ngược lại, để tính số lượng đèn cần lắp đặt, có thể áp dụng:

N = (A × E) / (P × Φ)

3.6 Tính toán chiếu sáng cho phòng làm việc

Trong thiết kế chiếu sáng văn phòng, việc xác định số lượng và công suất đèn phù hợp đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo độ rọi đạt tiêu chuẩn, giúp người làm việc tập trung và giảm mỏi mắt. Dưới đây là quy trình tính toán cơ bản:

Bước 1: Tính tổng quang thông cần thiết

Xác định tổng lượng ánh sáng cần cho không gian dựa trên diện tích và độ rọi tiêu chuẩn:

Tổng quang thông (lm) = Độ rọi tiêu chuẩn (lux) × Diện tích phòng (m²)

Bước 2: Tính tổng công suất chiếu sáng yêu cầu

Sau khi biết tổng quang thông cần, ta tính công suất tương ứng:

Tổng công suất (W) = Tổng quang thông / Hiệu suất phát sáng của đèn (lm/W)

Bước 3: Tính số lượng đèn cần lắp đặt

Từ công suất tổng, xác định số lượng đèn LED cần sử dụng:

Số lượng đèn = Tổng công suất / Công suất của một bóng đèn

Ví dụ minh họa

Giả sử một phòng làm việc có diện tích 40m², yêu cầu độ rọi 400 lux, sử dụng đèn LED công suất 10W với hiệu suất phát quang 100 lm/W.

• Tổng quang thông cần thiết: 400 × 40 = 16.000 lm
• Tổng công suất chiếu sáng: 16.000 / 100 = 160W
• Số lượng đèn cần dùng: 160 / 10 = 16 bóng đèn LED 10W

3.7 Tính toán chiếu sáng cho phòng họp, hội nghị

Đối với không gian phòng họp hoặc hội nghị, việc thiết kế chiếu sáng cần được thực hiện dựa trên tổng lượng quang thông yêu cầu cho toàn bộ khu vực, từ đó xác định tổng công suất chiếu sáng và số lượng đèn cần lắp đặt sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều, không gây chói và duy trì sự tập trung cho người tham dự.

Quy trình tính toán vẫn áp dụng công thức cơ bản đã trình bày ở phần trước, bao gồm việc xác định:

• Tổng quang thông cần thiết (lm) = Độ rọi tiêu chuẩn × Diện tích phòng
• Tổng công suất (W) = Tổng quang thông / Hiệu suất phát sáng của đèn
• Số lượng đèn (bộ) = Tổng công suất / Công suất của từng bóng đèn

Thông qua các bước này, kỹ sư chiếu sáng có thể lựa chọn loại đèn, công suất và bố trí phù hợp, đảm bảo không gian hội họp có ánh sáng rõ ràng, tự nhiên và hỗ trợ tốt cho quá trình thuyết trình, làm việc nhóm hoặc trình chiếu.

4. 5 lưu ý khi tính toán chiếu sáng

• Xác định mục đích sử dụng không gian: Mỗi khu vực có yêu cầu ánh sáng khác nhau — ví dụ khu vực làm việc cần độ rọi cao, trong khi khu vực nghỉ ngơi nên ưu tiên ánh sáng dịu và ấm.
• Đảm bảo độ rọi tiêu chuẩn: Ánh sáng cần đáp ứng tiêu chuẩn chiếu sáng theo quy định (lux), giúp không gian vừa đủ sáng mà vẫn tiết kiệm năng lượng.
• Tính đến hiệu suất và quang thông của đèn:Lựa chọn loại đèn có hiệu suất quang cao để tối ưu số lượng và công suất, đồng thời giảm chi phí vận hành.
• Xem xét độ phản xạ bề mặt: Màu sắc và vật liệu trần, tường, sàn ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phân bố ánh sáng trong không gian.
• Bố trí đèn hợp lý: Cần phân bổ vị trí đèn đồng đều, tránh tạo vùng chói hoặc bóng tối cục bộ, đồng thời cân nhắc yếu tố thẩm mỹ trong thiết kế.

Như vậy, tính toán thiết kế chiếu sáng là bước quan trọng giúp đảm bảo hệ thống ánh sáng đạt hiệu quả cao nhất về độ rọi, độ đồng đều và tiết kiệm năng lượng. Khi thực hiện đúng quy trình và tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật, bạn sẽ có một không gian chiếu sáng vừa thẩm mỹ vừa tối ưu công năng sử dụng.

Cập nhật lần cuối lúc 16:53 ngày 17 Tháng 10, 2025