Thiết kế chiếu sáng đường phố: độ rọi, độ chói, độ đồng đều

Thiết kế chiếu sáng đường phố không chỉ là chọn một loại đèn rồi đặt lên cột theo khoảng cách quen thuộc. Một tuyến đường được chiếu sáng tốt khi người lái xe nhìn thấy rõ mặt đường, vật cản và người đi bộ ở khoảng cách đủ xa để xử lý, đồng thời không bị chói mắt. Để làm được điều đó, kỹ sư thiết kế phải làm việc với ba khái niệm nền tảng: độ rọi, độ chói và độ đồng đều. Bài viết này giải thích từng khái niệm bằng ngôn ngữ dễ hiểu, giúp chủ đầu tư, ban quản lý dự án và nhà thầu đọc hiểu hồ sơ thiết kế chiếu sáng đường phố một cách chủ động hơn.

Vì sao chiếu sáng đường phố cần được tính toán bài bản

Nhiều công trình chiếu sáng được làm theo kinh nghiệm: cột cách nhau bao xa thì quen tay đặt như vậy, công suất đèn chọn theo thói quen. Cách làm này có thể cho ra một tuyến đường sáng nhưng không hiệu quả: chỗ quá sáng, chỗ lại tối, tốn điện mà người tham gia giao thông vẫn khó quan sát. Khi tính toán bài bản, ta cân đối được ba mục tiêu cùng lúc là an toàn giao thông, tiết kiệm năng lượng và chi phí đầu tư, vận hành hợp lý.

Một đồ án chiếu sáng đường phố thường bắt đầu từ việc xác định cấp đường (đường cao tốc, đường trục chính, đường khu vực, đường nội bộ, ngõ hẻm), mật độ và loại phương tiện, có hay không dải phân cách, vỉa hè, cây xanh. Từ đó mới chọn mức chiếu sáng yêu cầu, loại đèn, chiều cao cột và khoảng cách giữa các cột. Yêu cầu cụ thể phụ thuộc vào quy chuẩn hiện hành và hồ sơ của từng dự án, nên cần đối chiếu với đơn vị tư vấn thiết kế.

Độ rọi: ánh sáng rơi xuống mặt đường là bao nhiêu

Độ rọi là gì

Độ rọi (ký hiệu E, đơn vị lux) cho biết lượng quang thông chiếu tới một đơn vị diện tích bề mặt. Nói đơn giản, đó là mức "ánh sáng rơi xuống" mặt đường. Độ rọi dễ đo bằng một chiếc lux kế đặt ngang mặt đường, nên đây là chỉ tiêu được dùng rất phổ biến trong nghiệm thu thực tế, đặc biệt với đường nội bộ, khu dân cư, bãi đỗ xe và lối đi bộ.

Độ rọi trung bình và độ rọi tối thiểu

Hai giá trị thường được nêu trong hồ sơ là độ rọi trung bình và độ rọi tối thiểu. Độ rọi trung bình phản ánh mức sáng chung của một đoạn đường. Độ rọi tối thiểu cho biết điểm tối nhất; nếu điểm này quá thấp, người lái xe có thể không nhận ra vật cản nằm ở đó dù mức sáng trung bình đạt yêu cầu. Vì vậy, một thiết kế tốt phải đảm bảo cả hai chỉ tiêu, chứ không chỉ chạy theo giá trị trung bình.

Hạn chế của chỉ tiêu độ rọi

Độ rọi chỉ mô tả ánh sáng tới mặt đường chứ chưa nói được người lái xe nhìn thấy mặt đường sáng hay tối. Cùng một độ rọi, mặt đường bê tông sáng màu sẽ trông sáng hơn mặt nhựa đường mới màu sẫm. Chính vì vậy, với các đường dành cho xe cơ giới tốc độ cao, các tiêu chuẩn quốc tế thường ưu tiên chỉ tiêu độ chói, còn độ rọi được dùng cho khu vực đi bộ, giao lộ phức tạp và các đường tốc độ thấp.

Độ chói: thứ mắt người thực sự cảm nhận

Độ chói là gì

Độ chói (ký hiệu L, đơn vị cd/m²) là mức sáng của một bề mặt theo hướng nhìn của người quan sát. Khi lái xe, ta không nhìn thấy "lux", ta nhìn thấy mặt đường và vật thể có độ sáng nhất định so với nền xung quanh. Độ chói mặt đường phụ thuộc vào ba yếu tố: lượng ánh sáng chiếu tới, tính chất phản xạ của mặt đường và vị trí mắt người lái so với nguồn sáng.

Vật thể được nhìn thấy nhờ tương phản

Nguyên lý thiết kế chiếu sáng theo độ chói là tạo ra một "phông nền sáng" đủ đồng đều trên mặt đường để vật cản hiện lên dưới dạng bóng tối so với phông nền đó. Người lái xe nhận ra vật thể nhờ độ tương phản, chứ không phải nhờ vật thể tự sáng. Nếu mặt đường quá tối hoặc loang lổ chỗ sáng chỗ tối, phông nền bị phá vỡ và khả năng phát hiện vật cản giảm đi.

Độ đồng đều: tránh những "vệt sáng, vệt tối"

Đồng đều tổng thể và đồng đều dọc

Độ đồng đều cho biết mức sáng phân bố đều đến đâu trên mặt đường. Thông thường người ta xét hai tỷ số: đồng đều tổng thể (giá trị nhỏ nhất so với giá trị trung bình) và đồng đều dọc theo làn xe (giá trị nhỏ nhất so với lớn nhất trên đường tâm làn). Tỷ số càng gần 1 thì mặt đường càng đều.

Vì sao đồng đều quan trọng

Khi chạy trên đường có các vệt sáng tối xen kẽ, mắt người liên tục phải điều tiết giữa vùng sáng và vùng tối. Hiện tượng này gây mỏi mắt, làm chậm khả năng nhận diện vật cản nằm trong vùng tối. Hiệu ứng "vằn vện" do khoảng cách cột quá xa, đèn chiếu hẹp hoặc lắp sai góc nghiêng là lỗi thường gặp ở các tuyến đường làm theo kinh nghiệm.

Chói lóa: kẻ thù đi kèm

Bên cạnh ba chỉ tiêu trên còn có chỉ tiêu hạn chế chói lóa. Chói lóa xảy ra khi ánh sáng từ chính đèn lọt thẳng vào mắt người lái, làm giảm khả năng nhìn. Giải pháp nằm ở quang học của đèn (kiểu phân bố ánh sáng, chóa phản xạ hoặc thấu kính), góc nghiêng khi lắp và chiều cao cột. Đèn đường LED hiện đại thường có thấu kính nhiều điểm sáng giúp điều hướng chùm sáng xuống mặt đường thay vì hắt ra xung quanh.

Các thông số hình học quyết định chất lượng chiếu sáng

Ba chỉ tiêu quang học nói trên được tạo ra từ một bộ thông số hình học cần tính cùng nhau:

• Chiều cao cột: cột cao hơn cho vùng chiếu rộng hơn nhưng giảm độ rọi tại mặt đường nếu công suất giữ nguyên. Các dòng cột thép liền cần đơn trong catalogue của NEWSUN có chiều cao từ 6 đến 11 m, cần vươn 1,2–1,5 m, phù hợp nhiều cấp đường nội đô và đường khu dân cư.
• Khoảng cách giữa các cột: thường được biểu diễn theo tỷ lệ so với chiều cao lắp đèn. Khoảng cách quá lớn là nguyên nhân hàng đầu gây vệt tối giữa hai cột.
• Độ vươn cần và góc nghiêng: quyết định vị trí chùm sáng so với mép đường và làn xe.
• Cách bố trí: một bên, hai bên so le, hai bên đối xứng hoặc đặt giữa dải phân cách; mỗi kiểu phù hợp với chiều rộng mặt đường và số làn khác nhau.
• Hệ số bảo dưỡng: ánh sáng suy giảm theo thời gian do bụi bẩn bám chóa và suy giảm quang thông của nguồn sáng, nên thiết kế luôn dự phòng để cuối chu kỳ bảo trì vẫn đạt yêu cầu.

Chọn đèn đường LED đáp ứng thiết kế

Sau khi có yêu cầu chiếu sáng, bước tiếp theo là chọn bộ đèn. Catalogue NEWSUN giới thiệu đèn đường LED các mẫu HL01–HL32 và dòng đèn đường LED Vietlux công suất 50–250 W, cấp bảo vệ IP66, có tùy chọn chống sét 10/20/30 kV, lắp trên trụ Ø60, thời gian bảo hành từ 2 đến 5 năm tùy dòng. Khi chọn, cần xem kỹ:

• File dữ liệu quang học (IES/LDT) của bộ đèn để chạy mô phỏng, thay vì chỉ nhìn công suất ghi trên nhãn.
• Nhiệt độ màu: các mức 3000K, 4000K, 6500K đều có trong dải sản phẩm; ánh sáng vàng ấm thường dễ chịu ở khu dân cư, ánh sáng trung tính hoặc trắng cho cảm giác rõ nét hơn ở đường trục.
• Hiệu suất phát sáng và chất lượng driver: ảnh hưởng trực tiếp đến điện năng tiêu thụ và tuổi thọ.
• Khả năng chống sét lan truyền, chống nước và chống bụi, vì đèn đường làm việc ngoài trời quanh năm.

Công suất cần chọn phụ thuộc vào chiều cao cột, khoảng cách và yêu cầu độ rọi, chói của từng tuyến. Hãy liên hệ NEWSUN để được hỗ trợ tư vấn và báo giá theo hồ sơ thực tế của dự án.

Cần lưu ý kết quả mô phỏng chỉ đúng khi thi công đúng thiết kế: đúng chiều cao cột, đúng góc nghiêng, đúng khoảng cách và đúng loại đèn đã mô phỏng. Chỉ cần thay đèn có quang học khác mà không tính lại, các chỉ tiêu độ đồng đều rất dễ bị phá vỡ.

Những lỗi thường gặp khi thiết kế và thi công

• Chỉ nhìn công suất (W) mà bỏ qua phân bố ánh sáng của đèn.
• Chọn cột quá thấp, công suất đèn quá lớn để bù, gây chói lóa và tốn điện.
• Bỏ qua cây xanh: tán cây che chùm sáng sau vài năm khiến vệt tối xuất hiện.
• Không tính hệ số bảo dưỡng, nên sau một thời gian vận hành mặt đường không còn đạt yêu cầu.
• Cột lắp lệch tim, lệch độ cao so với thiết kế vì móng và bích không đồng bộ.
• Không kiểm tra sụt áp cuối tuyến, đèn ở cuối tuyến sáng yếu hơn đầu tuyến.

Kết luận

Độ rọi cho biết lượng ánh sáng tới mặt đường, độ chói cho biết người lái xe thực sự nhìn thấy gì, còn độ đồng đều quyết định mặt đường có bị "vằn vện" hay không. Ba khái niệm này luôn đi cùng chỉ tiêu hạn chế chói lóa, và chỉ phát huy tác dụng khi cột, đèn và thi công khớp với thiết kế. Nếu bạn đang chuẩn bị đầu tư chiếu sáng cho một tuyến đường, khu dân cư hay khu công nghiệp, đội ngũ NEWSUN GROUP VINA có thể hỗ trợ cung cấp cột đèn, đèn LED và thi công trọn gói. Gọi hotline hoặc Zalo 0924.625.688 để được tư vấn và báo giá theo hồ sơ của bạn.