Tìm hiểu Đèn LED chiếu sáng

Đèn LED chiếu sáng Đèn LED là các đèn có thể thắp sáng hàng 100.000 giờ , nghĩa là có thể tồn tại được 35 năm với chế độ làm việc tám tiếng một ngày. , và tiêu thụ năng lượng bằng khoảng 1 phần mười bóng đèn thông thường. Đó chính là ưu thế của một công nghệ hoàn toàn mới về các đèn LED. Và cho đến nay công nghệ mới này đã phát huy và mở rộng rất nhiều và đang chuyển từ chiếu sáng ở các ôtô sang chiếu sáng các nhà ở . Công nghệ này được chú trọng không phải chỉ vì tuổi thọ bóng đèn được tăng cao mà còn vì tiết kiệm được năng lượng điện rất nhiều. Người ta đã tính được rằng, nếu đèn LED được dùng để chiếu sáng 50% thị trường của Mỹ thì theo Viện Hàn lâm khoa học Mỹ , sẽ giảm được 17 GW( gigawatt) , hoặc tương đương với giảm được 17 tổ máy phát điện hạt nhân thông thường. Trang bị kèm theo một tấm pin điện mặt trời và một bộ acquy, ta sẽ có được một bộ chiếu sáng hoàn toàn độc lập. Sở dĩ như vậy vì công suất của đèn LED rất thấp, không vượt quá một phần tư watt, mà độ chiếu sáng đủ để đọc sách và chuẩn bị một bữa ăn. Một giải pháp khác, đó là với một trạm điện gió loại nhỏ, có thể chiếu sáng cả một làng, như Hội chiếu sáng thế giới ( Association Light Up the World) đã chứng minh ở Nepal và Sri Lanka với 700 ngôi nhà và trường học. Kết qủa là với một trạm điện gió 100 wat , đủ để chiếu sáng cho 60 gia đình. Hãng LumiLeds , một liên kết giữa Philíp Lighting và Agilent Technologie, đầu năm nay đã chế tạo các đèn LED 5W có độ chiếu sáng tới 120 lumen, có nghĩa là tương đương với bóng đèn 20 W thông thường, điều đó có nghĩa là tiết kiệm tới cả năng lượng . Ngoài ra loại đèn diode này vẫn thấp hơn cả đèn huỳnh quang hoặc đèn “ tiết kiệm năng lượng “ ( đèn compact ) . Ngày nay người ta đã biết rằng đã đến lúc có “hiện tượng” đèn LED. Hãy xem xét một bóng đèn tóc thông thường: trong đèn có một sợi đốt kim loại ( thường là dây tungstene) đặt trong một môi trường khí trơ. Điều này cho thấy chi phí chế tạo khá lớn, mà hiệu xuất lại quá thấp. Thêm nữa ánh sáng không phải được trực tiếp tạo ra , mà là qua sự đốt nóng dây tóc, do đó tiêu phí năng lượng trong toả nhiệt. Trong trường hợp này hiệu xuất không thể vượt quá một phần mười lux trên một wat. Ngoài ra, dây tóc lại bị ảnh hưởng khi va chạm và có rung động mạnh, có thể làm đứt tóc, do đó mà tuổi thọ không thể cao. Với các bóng đèn halogen, hiệu xuất và tính năng có thể được cải thiện chút ít. . Còn với các đèn huỳnh quang và với các đèn dùng áp xuất thấp như trong các đèn chiếu sáng công cộng hiện nay, về hiệu xuất đã được nâng cao đáng kể : đạt tới hàng trăm lux cho một wat, đó là vì năng lượng điện tiêu thụ đã được biến đổi trực tiếp thành ánh sáng , do đó lượng năng lượng để làm nóng rất ít. Nhưng tồn tại vấn đề là với các loại bóng đèn này vẫn cần cần có một mạch để tạo ra các xung cao áp ( cuộn chấn lưu, bộ mồi...) để tạo ra plasma đập vào các lớp bột trắng phủ bên trong thành bóng đèn. Các mạch này được đặt trong đuôi bóng, giá thành chế tạo cũng phải tới năm đến mười lần đắt hơn bóng đèn tóc thông thường. Hơn nữa loại bóng đèn này không chịu được việc đóng cắt liên tiếp và cần phải có một khoảng thời gian ít nhất là ba mươi giây để đạt được độ sáng hoàn toàn , và hiệu xuất lại giảm xuống rất thấp trong môi trường bị lạnh. So sánh các bóng đèn tóc thông thường, đèn huỳnh quang và đèn khí áp xuất thấp với các đèn LED, ta thấy là đèn LED có tất cả các ưu điểm của các loại trên mà lại không có một nhược điểm nào. Tuy rằng vẫn có dùng dây tóc các đèn LED hoạt động trên cơ sở biến đổi trực tiêp năng lượng chuyển đổi từ các điện tử electron sang các photon, nghĩa là các hạt ánh sáng. Về lý thuyết, hiệu xuất là đạt tới 100%, vì hầu như toàn bộ năng lượng điện được trực tiếp chuyển thành ánh sáng mà không chuyển thành năng lượng nhiệt, không làm nóng môi trường chung quanh. Cũng vì ưu điểm này mà các nhà chế tạo các thiết bị lạnh ( như tủ lạnh...) mong muốn sử dụng các đèn này trong trong chiếu sáng bên trong các thiết bị lạnh ( tủ lạnh, thiết bị làm đá...) . Một cái đèn led bao gồm một con “ rệp” nhỏ, phát sáng dưới tác dụng của một dòng điện. “ Con rệp” này đặt trên một cái nắp kim loại được cố định trên một điện cực. Có một sợi tóc bằng vàng nối giữa hai điện cực. Tất cả được bọc trong một khối nhựa tổng hợp trong suốt. Với cấu trúc như vậy nên đèn LED chịu được va chạm mạnh, rất bền và có cấu trúc đơn giản. Do hiện tượng phát sáng dựa trên năng lượng lượng tử, do đó về mặt lý thuyết , đèn LED là không bị lão hoá , do đó mà các nhà chế tạo có thể khẳng định rằng tuổi thọ của mẫu mã ban đầu này là đạt tới 100.000 giờ. Ngoài ra, những đèn này lại không hề bị ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và sự đóng cắt liên tục. Điện áp để phát sáng thuộc dạng thấp : khoảng 2 đến 5 von. Để dùng với điện áp cao hơn, có thể đấu nối tiếp nhiều đèn LED. Với một nhóm gồm 6 đèn điôt ( LED) có thể cung cấp một ánh sáng tương đương với một bóng đèn 60w thông thường. Với các đặc điểm như đã nêu ra ở trên, ta có thể thấy rằng đèn LED đang chiếm dần thị trường , nhất là trong lĩnh vực xe hơi , vì chịu được rung động và va chạm mạnh, lại có tuổi thọ cao nên ít phải thay thế , lại dễ lắp ráp vì đơn giản, thậm chí không cần đến đui đèn. Có thể nói rằng trong tương lai gần các đèn LED sẽ mở ra một thế hệ chiếu sáng mới , thay thế cho các đèn hiện tại . Xuất bản lúc 10:25 09/11/2011 Nâng cao hiệu suất của đèn LED UV bằng các vi sợi oxit kẽm Các nhà nghiên cứu làm việc tại Viện Công nghệ Georgia, Hoa Kỳ, đã sử dụng các vi sợi oxit kẽm giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của các điốt phát ra ánh sáng tia cực tím. Các thiết bị đèn LED đầu tiên được tăng cường hiệu suất bằng cách tạo ra các điện tích trong một vật liệu áp điện sử dụng hiệu ứng áp phototronic. "Bằng cách sử dụng hiệu ứng này, chúng ta có thể nâng cao hiệu quả bên ngoài của các thiết bị (bởi một nhân tố nhiều hơn gấp bốn lần) lên đến 8%", theo Giáo sư Zhong Lin Wang, làm việc tại Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật Công nghệ, Viện Công nghệ Georgia, Hoa Kỳ. "Từ quan điểm thực tế, hiệu ứng mới này có thể có nhiều tác động đối với quá trình quang điện, bao gồm cả những cải tiến trong tiết kiệm năng lượng của các thiết bị chiếu sáng", Wang nói thêm. Các thiết bị đèn LED phát ra ánh sáng tia cực tím hiệu suất cao là cần thiết cho các ứng dụng trong: hóa học, sinh học, công nghệ hàng không vũ trụ, quân sự và y tế. Mặc dù hiệu quả lượng tử nội bộ của các đèn LED có thể cao tới 80%, nhưng hiệu quả bên ngoài cho một đơn màng mỏng LED thông thường tại mặt tiếp giáp p-n hiện nay chỉ có khoảng 3%. Bằng cách sử dụng các vi sợi oxit kẽm, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một tiềm năng áp điện trong các dây dẫn, được sử dụng để điều chỉnh khả năng tích điện và tăng cường các phần tử mang điện tích trong các đèn LED. Do sự phân cực của các ion trong các tinh thể của các vật liệu áp điện, chẳng hạn như: oxit kẽm, loại vật liệu có tiềm năng áp điện - tích điện, hình thành từ các cấu trúc chịu đựng lực nén cơ khí cũng như chịu được sự quá tải điện. Trong các đèn LED gallium nitride, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tiềm năng áp điện cục bộ để điều chỉnh việc tích điện tại các mặt tiếp giáp p-n. Ảnh hưởng này làm gia tăng tỉ lệ điện tử và lỗ trống tái kết hợp để tạo ra các quang tử, cải tiến hiệu suất bên ngoài của thiết bị thông qua việc phát xạ ánh sáng, phun cao hơn bình thường. "Hiệu quả của việc sử dụng tiềm năng áp điện cục bộ để điều chỉnh việc tích điện tại các mặt tiếp giáp p-n", Wang cho biết. "Điều này mở ra một lĩnh vực mới bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện để điều chỉnh các thiết bị quang điện tử". Việc sử dụng đèn LED hiện đang góp phần quan trọng cho tiết kiệm điện và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ LED cho chiếu sáng ở nước ta còn gặp nhiều khó khăn. Đèn led được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng tại nhiều nước trên thế giới - Ảnh: st Tiết kiệm 70% điện năng Theo Tiến sĩ Nguyễn Văn Thao – Giám đốc Trung tâm hỗ trợ phát triển Công nghệ và Dịch vụ (Viện KH&CN Việt Nam), công nghệ chiếu sáng bằng đèn LED là một trong những định hướng quan trọng trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng, chiếu sáng của nhiều quốc gia với nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ chiếu sáng truyền thống. GS, TS Phan Hồng Khôi – Giám đốc điều hành Dự án chiếu sáng công cộng hiệu suất cao tại Việt Nam cho biết, điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng trên toàn quốc ở nước ta chiếm hơn 25% tổng lượng điện năng tiêu thụ. Việc sử dụng các thiết bị chiếu sáng truyền thống như đèn sợi đốt, đèn halogen tiêu thụ năng lượng rất cao. Công nghệ chiếu sáng bằng LED đã và đang được các nước trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả và được đánh giá là công nghệ chiếu sáng của thế kỷ 21. Ngoài mục đích chiếu sáng chung, công nghệ LED còn sử dụng hiệu quả trong chiếu sáng chuyên dụng ở các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp như giảm chi phí nhiên liệu đánh bắt thủy sản, kích thích sự sinh trưởng cho tất cả các loại cây trồng trong nuôi cấy mô, sản xuất cây giống Nhiều rào cản Ở Việt Nam, công nghệ LED cho chiếu sáng còn rất mới mẻ. Ông Dương Minh – Chủ tịch HĐTV, Công ty TNHH Công nghệ LED Ánh sáng mới (Asamled) cho biết, công nghệ LED có nhiều ưu điểm, nhưng khi triển khai tại nước ta lại gặp phải nhiều khó khăn và rào cản. Nhiều cơ quan, ban ngành và người dân vẫn còn thiếu kiến thức, hiểu biết chưa đầy đủ về công nghệ này. Chúng ta chưa có trình độ chuyên môn trong việc xây dựng, vận hành và duy trì hệ thống công nghệ LED. Sự phối hợp đồng bộ, giữa các cơ quan nghiên cứu và phát triển, cơ quan đánh giá chất lượng sản phẩm và các nhà sản xuất, cung cấp các sản phẩm LED chưa chặt chẽ dẫn đến tình trạng sản xuất, lắp ráp đèn LED một cách tự phát, do đó, chất lượng sản phẩm thấp, gây mất lòng tin của khách hàng. Ưu điểm của đèn LED: Tiết kiệm từ 30 – 70% điện năng; Tuổi thọ cao, khoảng 100.000 giờ sử dụng (trong khi bóng điện sợi đốt là 2.000 giờ); Chất lượng chiếu sáng tốt; Độ trả màu cao; Thân thiện với môi trường; Có khả năng tích hợp với các công nghệ điều khiển khác như: Dimming, năng lượng tái tạo Ngoài ra, theo GS, TS Phan Hồng Khôi – Giám đốc điều hành dự án chiếu sáng công cộng hiệu suất cao tại Việt Nam, thị trường chiếu sáng LED đang rất hỗn độn với đủ các chủng loại sản phẩm và chất lượng. Những thông tin hướng dẫn, tư vấn cũng còn yếu khiến cho khách hàng nhầm lẫn trong lựa chọn, thiếu lòng tin về chất lượng và lợi ích của công nghệ này mang lại. Cũng theo ông Khôi, để thị trường chiếu sáng LED phát triển tốt và bền vững ở Việt Nam, cần có những giải pháp nhằm dỡ bỏ các rào cản đó. Cụ thể, Nhà nước cần ban hành và thực thi những chính sách, quy định nhằm khuyến khích phát triển công nghệ sản xuất LED; ưu đãi về thuế nhập khẩu thiết bị, linh kiện, cần có lộ trình phát triển công nghệ chiếu sáng LED thay thế các nguồn sáng truyền thống, xây dựng tiêu chuẩn cho sản phẩm đèn chiếu sáng LED. Các phòng đo lường kiểm tra chất lượng sản phẩm LED cũng cần phải được tăng cường thêm chuyên môn. Bên cạnh đó, đẩy mạnh công tác truyền thông nhằm nâng cao nhận thức cho cộng đồng về công nghệ chiếu sáng LED. Các cơ quan truyền thông, các nhà sản xuất và cung cấp dịch vụ chiếu sáng cần cung cấp thông tin đúng, đầy đủ và rõ ràng cho người tiêu dùng về ưu nhược điểm của sản phẩm LED, cũng như việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này như một xu thế tất yếu của tương lai.