Lumen, candela và lux thường bị dùng lẫn với nhau, và cụm từ “cường độ ánh sáng” cũng vậy. Khi bạn cầm lux kế đo trong kho hay văn phòng, con số hiện ra thực chất là độ rọi (lux), không phải cường độ sáng (candela).
Bài này giúp bạn phân biệt rõ ba đại lượng, nắm công thức tính, biết mức lux tham khảo tại nơi làm việc và đo đúng cách.
Tóm tắt nhanh
- Quang thông (lumen, lm): tổng lượng ánh sáng nguồn phát ra.
- Cường độ sáng (candela, cd): lượng ánh sáng phát ra theo một hướng.
- Độ rọi (lux, lx): lượng ánh sáng rơi trên một mét vuông bề mặt. Đây là đại lượng lux kế hiển thị.
1. Cường độ ánh sáng là gì?
Theo nghĩa kỹ thuật, cường độ ánh sáng (cường độ sáng) cho biết nguồn sáng phát ra bao nhiêu ánh sáng theo một hướng nhất định. Đơn vị là candela (cd), ký hiệu I.
Trong đời sống, người ta hay dùng “cường độ ánh sáng” để nói chung về độ sáng của một không gian. Với cách nói đó, đại lượng đang được nhắc tới thường là độ rọi. Bảng dưới giúp bạn phân biệt:
| Đại lượng | Ký hiệu | Đơn vị | Trả lời câu hỏi |
|---|---|---|---|
| Quang thông | Φ | lumen (lm) | Nguồn sáng phát ra tổng cộng bao nhiêu ánh sáng? |
| Cường độ sáng | I | candela (cd) | Nguồn sáng chiếu mạnh đến đâu theo một hướng? |
| Độ rọi | E | lux (lx) | Bề mặt nhận được bao nhiêu ánh sáng? |
Độ rọi tại một điểm thay đổi theo công suất nguồn, khoảng cách, góc chiếu và vật cản hoặc bề mặt phản xạ xung quanh. Vì vậy cùng một bóng đèn có thể cho những kết quả đo khác nhau ở các vị trí khác nhau.
2. Công thức tính lumen, candela và lux
Cường độ sáng (cd):
I = Φ / ω
- Φ: quang thông (lm)
- ω: góc khối (steradian, sr)
Nếu chỉ biết góc chùm tia θ (góc ở đỉnh của chùm sáng), bạn tính góc khối bằng:
ω = 2π × (1 − cos(θ/2))
Độ rọi (lx) khi ánh sáng phân bố đều trên bề mặt:
E = Φ / A
- A: diện tích được chiếu (m²)
- 1 lux = 1 lumen trên mỗi mét vuông (1 lx = 1 lm/m²)
Độ rọi theo khoảng cách (định luật nghịch đảo bình phương):
E = I × cos α / d²
- d: khoảng cách từ nguồn sáng đến bề mặt (m)
- α: góc giữa tia sáng và pháp tuyến của bề mặt. Khi ánh sáng chiếu vuông góc, cos α = 1, công thức thành E = I / d².
Nghĩa là khoảng cách tăng gấp đôi thì độ rọi giảm còn một phần tư.
-
Hình 2. Khoảng cách tăng gấp đôi, cùng lượng ánh sáng trải trên diện tích gấp bốn nên độ rọi chỉ còn một phần tư. Ví dụ 1. Nguồn sáng 1.000 lm chiếu đều lên khu vực 10 m² cho độ rọi 1.000 / 10 = 100 lx.
Ví dụ 2 (đi từ lumen đến lux). Một đèn 1.000 lm có chùm tia 60°, giả sử ánh sáng phân bố đều trong chùm và bỏ qua tổn hao:
- Góc khối: ω = 2π × (1 − cos 30°) ≈ 0,842 sr
- Cường độ sáng: I = 1.000 / 0,842 ≈ 1.188 cd
- Độ rọi trên mặt phẳng vuông góc, cách đèn 3 m: E = 1.188 / 3² ≈ 132 lx
Ngoài lux, một số thiết bị còn hiển thị foot-candle (fc). Quy đổi: 1 fc ≈ 10,764 lx.
3. Đừng nhầm với nhiệt độ màu và CRI
Ánh sáng đèn sợi đốt cho cảm giác ấm, còn nhiều loại đèn LED cho ánh sáng trắng lạnh. Sự khác biệt này đến từ nhiệt độ màu (đơn vị K) và chỉ số hoàn màu CRI, không phải từ cường độ. Hai nguồn sáng có thể cùng độ rọi 300 lx nhưng cho cảm nhận rất khác nhau vì nhiệt độ màu khác nhau. Lux kế chỉ đo độ mạnh của ánh sáng, không cho biết ánh sáng ấm hay lạnh.
Ánh sáng ngoài trời cũng thay đổi rất nhiều theo giờ và thời tiết: từ vài nghìn lux khi trời u ám đến khoảng 100.000 lux dưới nắng gắt. Đây là lý do khi đo ngoài trời bạn cần thiết bị có dải đo đủ rộng.
4. Mức độ rọi tham khảo tại nơi làm việc
Không có một mức lux chung cho mọi không gian. Tại Việt Nam, hai văn bản thường được dùng cho nơi làm việc là:
- QCVN 22:2016/BYT: quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về mức chiếu sáng cho phép tại nơi làm việc, quy định độ rọi duy trì tối thiểu.
- TCVN 7114-1:2008 (ISO 8995-1:2002): tiêu chuẩn ecgônômi về chiếu sáng nơi làm việc, phần 1 áp dụng cho trong nhà.
Khu vực / công việc Độ rọi tham khảo Nguồn Hành lang, khu vực lưu thông 100 lx TCVN 7114-1 Cầu thang 150 lx TCVN 7114-1 Nhà kho, kho lạnh 100 lx (200 lx nếu có người làm việc thường xuyên) TCVN 7114-1 Khu vực đóng gói hàng gửi đi 300 lx TCVN 7114-1 Phòng vệ sinh, phòng tắm 200 lx TCVN 7114-1 Phòng làm việc chung, hồ sơ, photocopy, phòng họp tối thiểu 300 lx QCVN 22:2016/BYT Đánh máy, xử lý dữ liệu tối thiểu 500 lx QCVN 22:2016/BYT Với văn phòng, thiết kế theo TCVN 7114-1 thường hướng tới độ rọi 500 lux, chỉ số chói lóa UGR không vượt quá 19 và Ra tối thiểu 80.
Bảng trên áp dụng cho nơi làm việc. Với nhà ở, hãy tham khảo khuyến nghị của đơn vị thiết kế chiếu sáng thay vì áp dụng bảng này.
Ví dụ lưới điểm đo trong phòng. Số điểm thực tế phụ thuộc diện tích và tiêu chuẩn áp dụng. 5. Cách đo độ rọi bằng lux kế đúng cách
QCVN 22 viện dẫn TCVN 5176:1990 (Chiếu sáng nhân tạo – Phương pháp đo độ rọi) để xác định độ rọi. Trong thực tế, bạn có thể làm theo các bước sau:
- Kiểm tra thiết bị. Lux kế cần còn hạn hiệu chuẩn, pin đủ, và bạn đã chọn thang đo phù hợp.
- Xác định mặt phẳng đo. Đó là mặt bàn, mặt kệ, sàn hoặc độ cao làm việc mà tiêu chuẩn áp dụng quy định.
- Đặt cảm biến song song với mặt phẳng cần đo, hướng về phía nguồn sáng.
- Tránh che bóng cảm biến. Đứng lệch ra, không để người hoặc vật cản đổ bóng lên đầu đo.
- Chọn tối thiểu 5 điểm đại diện, đánh dấu trên sơ đồ phòng có vị trí đèn: giữa phòng, sát tường, dưới đèn, giữa các đèn, giữa các dãy đèn. Đo rồi tính giá trị trung bình.
- Để đèn ổn định trước khi đo, và ghi lại điều kiện đo như giờ đo, có hay không có ánh sáng tự nhiên, đèn nào đang bật.
- Lặp lại đúng các điểm cũ khi cần so sánh trước và sau khi thay đèn hay điều chỉnh bố trí.
Các nguyên nhân thường gây sai số là cảm biến bẩn hoặc bị che, đo lệch góc, ánh sáng phản xạ mạnh từ tường và sàn, và thiết bị quá hạn hiệu chuẩn.
6. Chọn công cụ: lux kế hay data logger có cảm biến ánh sáng?
Elitech thành lập năm 1996, trụ sở tại Silicon Valley (California), với công nghệ cốt lõi gồm đo nhiệt độ, ghi và điều khiển dữ liệu. Trong nhóm thiết bị đo môi trường của hãng, ánh sáng xuất hiện ở hai dạng khác nhau:
Elitech LM-200: lux kế cầm tay đo độ rọi tại điểm. Đây là lux kế cầm tay có màn hình LCD, dải đo đến 200.000 lux và đo thêm nhiệt độ. Máy có các tính năng giữ số liệu (data hold), tự tắt nguồn và báo pin yếu. Thiết bị phù hợp để kiểm tra nhanh độ rọi ở kho, xưởng, văn phòng hoặc ngoài trời.
Bảng thông số máy đo cường độ ánh sáng Elitech LM-200
Hạng mục Thông số Cảm biến ánh sáng Diode Silicon Phạm vi đo ánh sáng 0~200.000 Lux (0~20.000 Fc), chia làm 4 thang đo Độ lặp lại ±2% Tốc độ làm mới 2 lần/giây Cảm biến nhiệt độ Nhiệt điện trở NTC Phạm vi nhiệt độ -20~50°C (-4~122°F) Độ chính xác nhiệt độ ±1.0°C Nguồn điện 3 pin AAA Bộ ghi dữ liệu có cảm biến ánh sáng (LogET1, Glog 5, Loget 260…): giám sát sự kiện trong vận chuyển. Ở dòng này, cảm biến ánh sáng dùng để phát hiện và ghi nhận thùng hàng bị mở trong quá trình vận chuyển. Đây là chức năng cảnh báo sự kiện, không thay thế lux kế cho việc đo độ rọi hiệu chuẩn.
Lux kế (LM-200) Data logger có cảm biến ánh sáng Mục đích Đo độ rọi tại điểm, đối chiếu với TCVN/QCVN Phát hiện mở thùng, mở cửa; giám sát lô hàng Kết quả Giá trị lux cụ thể Ghi nhận có/không có ánh sáng bất thường theo thời gian Dùng khi Nghiệm thu, kiểm tra chiếu sáng, quan trắc Vận chuyển và bảo quản hàng nhạy cảm 7. Ứng dụng của việc đo độ rọi
- Kho và logistics: kiểm tra đủ sáng cho thao tác, kiểm đếm và an toàn lối đi.
- Nhà xưởng, văn phòng: đối chiếu độ rọi thực tế với mức yêu cầu, giảm mỏi mắt và sai sót.
- Quan trắc môi trường lao động: QCVN 22 áp dụng cho các tổ chức thực hiện quan trắc môi trường lao động và các đơn vị sử dụng lao động.
- Nghiệm thu hệ thống chiếu sáng: so sánh trước và sau khi thay đèn, đổi bố trí.
- Nông nghiệp, nhà kính, nhiếp ảnh: đánh giá điều kiện ánh sáng để điều chỉnh cho phù hợp.
8. Câu hỏi thường gặp
Cường độ ánh sáng đo bằng đơn vị gì?
Cường độ sáng theo nghĩa kỹ thuật đo bằng candela (cd). Lux kế hiển thị độ rọi bằng lux (lx).Độ rọi là gì?
Độ rọi (E) là lượng quang thông rơi trên một đơn vị diện tích bề mặt, đo bằng lux (lx). Đây là đại lượng lux kế hiển thị.Lux là gì?
Lux là đơn vị đo độ rọi, 1 lux = 1 lumen trên mỗi mét vuông.1 lux bằng bao nhiêu lumen?
1 lux = 1 lumen/m². Bạn không đổi trực tiếp lux sang lumen được nếu chưa biết diện tích được chiếu.Lumen và lux khác nhau thế nào?
Lumen cho biết nguồn phát ra bao nhiêu ánh sáng, lux cho biết bề mặt nhận được bao nhiêu. Cùng một đèn, chiếu lên diện tích càng lớn thì lux càng thấp.Bao nhiêu lux là đủ?
Tùy khu vực và tính chất công việc. Hãy đối chiếu với QCVN 22:2016/BYT và TCVN 7114-1:2008 (mục 4).Đo lux bằng ứng dụng điện thoại có được không?
Chỉ nên dùng để tham khảo nhanh. Cảm biến điện thoại không được thiết kế và hiệu chuẩn cho đo lường, nên không phù hợp cho báo cáo quan trắc hoặc nghiệm thu.Cần tư vấn thiết bị đo cường độ ánh sáng?
Liên hệ Elitech Việt Nam qua 0977 416 177 hoặc [email protected] để được tư vấn chọn lux kế và thiết bị giám sát môi trường phù hợp với ứng dụng của bạn.
