Nghiên cứu phát triển các tổ hợp vật liệu phát quang micro nano và linh kiện quang điện dạng tự do ứng dụng trong chiếu sáng rắn tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - DƢƠNG THỊ GIANG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC TỔ HỢP VẬT LIỆU PHÁT QUANG MICRO-NANO VÀ LINH KIỆN QUANG BIÊN DẠNG TỰ DO ỨNG DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG RẮN Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử quang tử Mã số: 9440127 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU QUANG HỌC, QUANG ĐIỆN TỬ VÀ QUANG TỬ HÀ NỘI - 2020 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Trần Quốc Tiến Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Phạm Hồng Dương Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 2020… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Q trình thị hóa diễn nhanh chóng, người sống làm việc chủ yếu nhà môi trường chiếu sáng nhân tạo Môi trường chiếu sáng nhân tạo khác hẳn với ánh sáng tự nhiên độ dài, cấu trúc phổ, chu kỳ ngày đêm, nhịp sinh học cư dân bị đảo lộn gây nên nhiều hậu sức khỏe thể chất, sinh lý tâm lý ngủ, béo phì, sinh lý kém, muộn, mệt mỏi, chí ung thư Chính việc tạo mơi trường ánh sáng người để bảo vệ thị lực mắt sức khỏe cần thiết Trong luận án này, tơi trình cách có hệ thống vấn đề cần giải lĩnh vực chiếu sáng nội thất cho người, xuất phát từ kiến thức vai trò ánh sáng người Tiếp theo thiết kế, chế tạo ứng dụng sản phẩm chiếu sáng rắn sở LED kết hợp với linh kiện quang biên dạng tự chiếu sáng nội thất Mục tiêu nghiên cứu luận án Nghiên cứu nâng cao tính sử dụng chất lượng sản phẩm chiếu sáng sở LED Phát triển hệ đèn LED hiệu suất cao, phân bố đồng đều, loại bỏ ô nhiễm ánh sáng, thay cho loại LED hành Các nội dung nghiên cứu Thiết kế, chế tạo đèn LED trắng cấu hình Remotephosphor Tính tốn, thiết kế, mơ chế tạo linh kiện quang cấu hình tự (FO) ứng dụng chiếu sáng rắn Thiết kế, chế tạo đèn SkyLED tích hợp thấu kính FO ứng dụng xây dựng số mơ hình chiếu sáng thực tế CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Chiếu sáng rắn nguồn sáng LED Chiếu sáng rắn với trọng tâm nguồn sáng LED đời mở cách mạng chiếu sáng mà người đóng góp quan trọng nhận giải Nobel Vật lý năm 2014, năm 2015 Liên hiệp quốc tế tuyên bố năm ánh sáng Với ưu vượt trội tiết kiệm lượng, hiệu suất cao, có khả thay đổi cấu trúc phổ phát xạ, an tồn với mơi trường người sử dụng, nguồn sáng LED trở thành nguồn sáng chủ đạo thay hầu hết nguồn sáng truyền thống khác 1.1.1 Nguyên lý hoạt động LED LED tên viết tắt từ tiếng Anh Light Emitting Diode (đi-ốt phát quang) Để tạo nên linh kiện phát quang, người ta sử dụng bán dẫn vùng cấm thẳng pha hai loại tạp chất donor (loại n) acceptor (loại p), tạo nên vùng tiếp giáp gọi chuyển tiếp p-n, linh kiện gọi điơt Nhằm mục đích tăng hiệu suất lượng tử linh kiện, thay sử dụng bán dẫn đồng chất người ta sử dụng loại vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm Eg khác để tạo tiếp giáp p-n gọi tiếp giáp dị chất Khi tiếp giáp p-n sử dụng vật liệu bán dẫn có Eg thấp nằm kẹp hai vật liệu có Eg cao hơn, hạt tải tự bị nhốt bên vùng có Eg thấp, gọi giếng lượng tử Cấu trúc giếng lượng tử làm tăng xác xuất tái hợp hạt tải, tức làm tăng hiệu suất phát quang linh kiện [3] 1.1.2 Vật liệu phosphor Vật liệu phát quang thành phần quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hiệu suất nguồn sáng LED Các hệ vật liệu phát quang thương mại sử dụng cho LED trắng gồm có: Garnet, Alluminat, Silicate Nitride Thách thức đặt cho nhà khoa học sản xuất vật liệu giảm độ rộng phổ phát xạ loại phosphor tìm loại vật liệu để thay 1.1.3 Gói LED trắng (WLED) Để tạo thành gói WLED từ chip LED đơn sắc, có giải pháp công nghệ phổ biến là: 1) Dùng loại chip LED màu Blue – Amber – Green – Red kết hợp với tạo thành Mô đun LED trắng (RGBA-WLED); 2) Chip UV LED kết hợp với phosphor màu Blue Green Red; 3) Chip BLED kết hợp với phosphor vàng 560 nm Cấu hình LED trắng chuyển đổi (Phosphor converted White LED - Pc-WLED) cấu hình chiếm vai trị chủ đạo thị trường đóng gói LED với ưu thế: đơn giản, chịu nhiệt độ cao chất lượng màu ổn định 1.1.4 Bộ đèn LED (LED Luminaire) Một đèn LED (LED luminaire) sử dụng chiếu sáng thông thường cấu tạo từ hợp phần, mô đun LED, nguồn điều khiển (driver), tản nhiệt (heat sink), quang học (optics) 1.1.5 Các đặc trưng nguồn sáng LED Các đặc trưng đánh giá chất lượng hiệu nguồn sáng mô tả thông số: thông số điện - quang (quang thông, công suất, hiệu suất quang), thông số màu sắc (phổ phát xạ, nhiệt độ màu tương quan, hệ số trả màu, độ màu), cường độ sáng phân bố cường độ sáng 1.2 Linh kiện quang học biên dạng tự FO 1.2.1 Khái niệm quang học biên dạng tự FO Quang học FO hệ quang hình đại, đem lại tính khác biệt ưu việt có tính tích hợp hệ thống cao FO định nghĩa quang học bề mặt không đối xứng hình dạng bất kỳ, thiết kế chế tạo công nghệ không truyền thống, bao gồm: loại linh kiện cầu phi cầu đối xứng quay có mặt cắt trục quang (off-axis section), biên dạng đối xứng quay phi tiêu chuẩn hình nón, hình cung nhọn hay hình dạng khác, linh kiện FO phù hợp với hình dạng hệ thống FO tạo hội cho nhà thiết kế quang, đồng thời đưa thách thức cho công nghệ chế tạo phương pháp đo lường FO ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghệ xanh, chiếu sáng rắn, hàng không vũ trụ, nơng nghiệp y sinh Linh kiện FO có khả cách mạng hóa cơng nghiệp quang học, vậy, lĩnh vực nghiên cứu sôi động khía cạnh nghiên cứu bản, nghiên cứu ứng dụng phát triển công cụ chế tác, đo lường, thể qua số lượng 230 cơng trình cơng bố quan trọng, hàng trăm sáng chế sản phẩm công nghiệp thời gian gần 1.2.2 Ứng dụng linh kiện FO chiếu sáng rắn Ứng dụng linh kiện FO công nghệ chiếu sáng rắn SSL sở LED ứng dụng quan trọng năm gần lợi ích cơng nghệ chiếu sáng rắn kết hợp với FO Tuy nhiên, công việc thiết kế hệ thống quang học không tạo ảnh đòi hỏi cách tiếp cận mới, đặc biệt đa dạng đặc trưng quang học chủng loại LED khác Trong lĩnh vực chiếu sáng nội thất, có nhiều cơng trình nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế ứng dụng hệ thống chiếu sáng thông minh sử dụng LED [49-51, 78-92], nhiên phân bố độ rọi không đồng điểm yếu hệ thống chiếu sáng rắn Việc tích hợp thấu kính FO với nguồn sáng rắn nhằm mục đích chiếu sáng đồng lên trần nhà xu hướng thu hút nhiều quan tâm nhà thiết kế 1.3 Chiếu sáng 1.3.1 Hệ thống thị giác người (Human vision) Các kết nghiên cứu cho thấy, mắt người khơng phải để nhìn, mà cịn phương tiện kết nối đồng hồ sinh học bên người với chu trình tự quay trái đất hệ thống mặt trời Trong sống đô thị, mà môi trường chiếu sáng nhân tạo khác hẳn với ánh sáng tự nhiên độ dài, cấu trúc phổ, khơng có tín hiệu thời điểm đầu ngày cuối ngày, nhịp sinh học bị đảo lộn gây nên nhiều hậu sức khỏe thể chất, sinh lý tinh thần 1.3.2 Ô nhiễm ánh sáng Trong thời đại thành phố lớn, người ngày dành nhiều thời gian môi trường chiếu sáng nhân tạo Sự khác biệt môi trường ánh sáng nhân tạo môi trường ánh sáng tự nhiên coi nhiễm ánh sáng Hậu khác biệt nguyên nhân gây tật cận thị bệnh sinh lý khác người hoạt động kém, trầm cảm, ngủ, bệnh tim, tăng cân chí ung thư [45] Các yếu tố gây ô nhiễm ánh sáng bắt nguồn từ hạn chế tính loại nguồn sáng, yếu thiết kế chiếu sáng 1.3.3 Chiếu sáng lấy người làm trung tâm (HCL) Chiếu sáng lấy người làm trung tâm (HCL-Human Centric Lighting) chủ đề quan trọng thảo luận sôi nay, mà cách mạng công nghiệp 4.0 bắt đầu vào sống Các nghiên cứu gần rằng, khác biệt lớn môi trường ánh sáng tự nhiên môi trường ánh sáng nhân tạo tác nhân gây nên loại bệnh lệch lạc cận thị, nhược thị, ngủ, ưng thư, trầm cảm, muộn [46, 59-64] Các nhà khoa học, trung tâm R&D công ty chiếu sáng có nhiều nghiên cứu, tìm kiếm giải pháp chiếu sáng lấy người làm trung tâm, tức tạo môi trường chiếu sáng nhân tạo gần giống với môi trường ánh sáng tự nhiên, phù hợp với nhịp sinh học người [106-109] Trong luận án này, tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo nguồn sáng sở nguồn sáng LED tích hợp với linh kiện quang biên dạng tự FO nhằm giải vấn đề gây xúc chiếu sáng chói lóa, tiện nghi, nhịp điệu, bảo vệ thị lực sức khỏe cho người sử dụng CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP, KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG 2.1 Tính tốn, thiết kế mơ sử dụng phần mềm trợ giúp Chúng sử dụng phần mềm chuyên dụng Excel, Origin để tính tốn, phân tích liệu, đặc biệt công đoạn xử lý số liệu đo đạc phổ huỳnh quang, phổ phản xạ, phổ truyền qua… Để thiết kế linh kiện quang học khí, chúng tơi lựa chọn phần mềm Solidworks để thiết kế biên dạng thấu kính, máng đèn chi tiết phụ bịt đầu đèn, treo… Sau thiết kế biên dạng thấu kính, chúng tơi tiến hành mơ quang để đánh giá hiệu phân bố lại ánh sáng hệ thấu kính quang học sử dụng phần mềm mô quang Optgeo, Tracepro, Zeemax… 2.2 Kỹ thuật, công nghệ sử dụng 2.2.1 Chế tạo nguyên mẫu linh kiện FO Sau thiết kế cấu trúc cho linh kiện FO, tiến hành chế tác nguyên mẫu thấu kính FO sử dụng hai công nghệ: Cắt CNC từ vật liệu PMMA in 3D sử dụng vật liệu quang học suốt Ngun mẫu thơ sau chế tạo có nhiều vết xước, cần phải hoàn thiện phương pháp: mài đánh bóng; xử lý nhiệt; phủ màng quang học Kết thực nghiệm cho thấy phương pháp phủ màng quang học cho hiệu tốt 2.2.2 Chế tạo linh kiện FO công nghệ ép phun nhựa dẻo Chúng sử dụng công nghệ ép nhựa nhiệt dẻo việc chế tạo thấu kính FO linh kiện khác chuỗi sản xuất đèn LED Vật liệu lựa chọn sử dụng phụ thuộc vào nhu cầu tình sử dụng cụ thể sản phẩm Cụ thể, mẫu thấu kính bất đối xứng thu hẹp góc chiếu sáng sản xuất từ vật liệu PS, cịn thấu kính cho đèn dụ cá dùng vật liệu PC 2.2.3 Công nghệ đùn ép nhôm Để sản xuất quy mô lớn, công nghệ đúc nhôm công nghệ đùn ép nhôm sử dụng thay cho công nghệ cắt gọt máy công cụ CNC Chúng lựa chọn thiết kế loại đèn dài (linear) với mục tiêu tiết kiệm chi phí, tạo lợi cạnh tranh muốn thương mại hoá sản phẩm 2.3 Phƣơng pháp đo đạc đánh giá 2.3.1 Phương pháp thiết bị đo đặc trưng vật liệu, linh kiện Chúng sử dụng số phương pháp thiết bị Phòng Thí nghiệm trọng điểm Viện Khoa học vật liệu để đo đạc đặc trưng vật liệu, linh kiện phục vụ cho việc chế tạo 11 ma trận chấm chiết – phát sáng in lên bề mặt phương pháp in lưới Hình dạng, thành phần kích thước vật liệu chấm phát sáng định tỉ lệ thành phần ánh sáng khỏi bề mặt dẫn sáng Ma trận chấm chiết sáng chế tạo phương pháp in lưới hỗn hợp vật liệu YAG:Ce3+ keo EPI (một loại dung môi dùng công nghệ in lưới) 3.2.3 Chế tạo đèn LED trắng cấu hình RP Một dẫn sáng vật liệu PMMA có kích thước 160x270x5 mm3 phía có in chấm phát sáng gài vào khe cài ống tản nhiệt, phía có dán mạch in LED Loại LED lựa chọn để chế tạo OSLON Osram có hiệu suất đạt khoảng 56% Chúng tơi tiến hành chế tạo thành công đèn LED trắng cấu hình RP có màu sắc khác (Hình 3.5) Hình 3.5 Đèn LED remote – phosphor 3.2 Đo đạc, khảo sát thông số quang học đèn LED trắng cấu hình RP Kết chụp ảnh huỳnh quang chấm chiết sáng cho thấy hạt phosphor tự xếp co cụm không đồng 12 lại thành đám với nhau, tạo thành cấu trúc đa lớp số vị trí Kết đo đạc thông số quang học đèn cho thấy, tăng tỉ lệ phosphor hỗn hợp keo/phopshor CCT đèn giảm xuống hệ số hoàn trả màu (CRI) đèn lại không thay đổi Giải pháp nâng cao CRI cho đèn bổ sung thêm thành phần phopshor đỏ vào hỗn hợp keo/phosphor chế tạo CHƢƠNG IV TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO LINH KIỆN QUANG BIÊN DẠNG TỰ DO 4.1 Thiết kế, mô linh kiện quang biên dạng tự Bằng phương pháp vẽ tia, mô lựa chọn biên dạng thấu kính bất đối xứng (AL) điều kiện lắp đặt tối ưu đèn LED chiếu hắt trần nhà để tạo nguồn sáng thứ cấp (trần nhà) có cường độ sáng đồng phịng có kích thước cố định 4.1.1 Thiết kế thấu kính FO Hình 4.1 Thiết kế biên dạng thấu kính bất đối xứng với độ cong thay đổi 13 Chúng bắt đầu 04 biên dạng thấu kính AL hình trụ có mặt cắt ngang Hình 4.1 Mặt thấu kính AL có biên dạng bất đối xứng, với lực khúc xạ tăng dần từ phía bên trái sang phía bên phải 4.1.2 Mơ độ rọi trần mặt sàn Chúng tiến hành mô phân bố cường độ sáng trần nhà phân bố độ rọi mặt sàn với điều kiện sau: kích thước phịng: 4x4 m2, chiều cao m; khoảng cách từ LED tới trần: 0,4 m; góc chiếu lựa chọn ban đầu so với mặt ngang: 60o; vị trí đặt đầu thu quang: trần mặt sàn Kết mô phân bố cường độ sáng trần phân bố độ rọi mặt sàn nhà cho thấy, mẫu thấu kính AL có biên dạng bất đối xứng lựa chọn mẫu thấu kính có biên dạng B4 cho kết tốt Chúng lựa chọn mẫu thấu kính cho tính tốn tối ưu hóa khoảng cách góc treo đèn 4.1.3 Tối ưu hoá đa đặc trưng Sau lựa chọn biên dạng B4, tiếp tục mô phụ thuộc độ đồng vào khoảng cách góc chiếu để tối ưu giải pháp chiếu sáng Tối ƣu hố yếu tố khoảng cách: Chúng tơi đánh giá kết chiếu sáng phịng có kích thước 4*4*3 m3 cách thay đổi khoảng cách từ đèn tới trần Kết mô cho thấy độ đồng tăng khoảng cách từ đèn tới trần tăng Tối ƣu hố yếu tố góc chiếu: Chúng tơi đánh giá kết chiếu sáng phòng có kích thước 4*4*3 m3, khoảng 14 cách từ đèn tới trần 0,4m thay đổi góc chiếu đèn Kết cho thấy góc 60o tối ưu Kết luận: Trong cơng trình [CT 1] chúng tơi đề xuất phương pháp mô vẽ tia để tối ưu hố biên dạng thấu kính AL phù hợp với mơ hình chiếu sáng tiêu biểu Hạn chế phương pháp mơ cơng trình [CT 1] tiêu chí lựa chọn thấu kính AL với biên dạng B1 đến B4 việc so sánh độ đồng chiếu sáng với nhau, không đưa tiêu chí tổng qt 4.2 Tính tốn lý thuyết đƣa tiêu chí thiết kế thấu kính Cơng trình [CT 2] đề xuất cách tiếp cận khác biệt cho giải pháp chiếu sáng gián tiếp sử dụng LED tạo phân bố cường độ sáng có độ đồng cao Đây phương pháp phân tích lý thuyết nhằm tạo tiêu chí để thiết kế đèn LED tích hợp thấu kính FO có đường cong phân bố cường độ sáng lý tưởng 4.2.1 Mơ hình phân tích lý thuyết Mơ hình cần chiếu sáng chúng tơi phịng có chiều dài lớn chiều rộng nhiều lần, theo trần (ceiling) chiếu sáng hai nguồn sáng LED có chiều dài chiều dài phịng Độ rọi trần nhà tính theo cơng thức: Trong đó: L – chiều rộng phịng chia thành n phần, phần có kích thước ∆L; θi - góc ΔLi nguồn 15 sáng; αi - góc ΔLi nguồn sáng cạnh phải ΔLi tường bên Chúng tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng vị trí lắp đặt LED kích thước phòng đến phân bố độ rọi cách thay đổi thông số h L khác Kết cho thấy tỷ số h/L tăng độ đồng tăng 4.2.2 Cách tiếp cận thay cho hệ thống chiếu sáng đồng Chúng nhận thấy đạt hệ thống chiếu sáng gián tiếp có phân bố đồng sử dụng hai dãy đèn LED dài thông thường Yêu cầu đề xuất phương pháp thiết kế tiếp cận lý thuyết hồn tồn nhằm tạo phịng có trần nhà chiếu sáng đồng đều, trở thành nguồn sáng thứ cấp thân thiện với người sử dụng Để nhận phân bố độ rọi hoàn toàn đồng trần chiếu hai nguồn sáng dài từ hai phía đối diện, tất nguồn sáng tạo phân bố độ rọi trần có dạng hàm Logistic thoả mãn điều kiện Hàm Logistic biểu diễn dạng: f  x  L 1 e  k  x  x0  Ở đây: L giá trị cực đại hàm; k hệ số biến đổi hàm f(x); x khoảng cách; xo giá trị x điểm trần Hình 4.14 (a) minh hoạ đường phân bố độ rọi có dạng hàm f(x) với tốc độ k=3 trần chiếu từ nguồn sáng lắp hai phía đối diện Khi hai nguồn sáng hoạt động, độ rọi trần hoàn toàn đồng chồng chập chùm sáng đối 16 xứng với qua điểm trần Hình 4.14 (c) (d) minh hoạ biểu đồ phân bố độ rọi theo góc ω tia sáng phương nằm ngang, vẽ toạ độ vng góc toạ độ cực nguồn sáng LED tích hợp với hệ thấu kính FO với giá trị k thay đổi từ đến k= Ta thấy góc mở chùm sáng nửa chiều cao hẹp (~12o) có dạng bất đối xứng, trải dài phía bên phải với góc ω lớn Hình 4.14 Phân bố độ rọi theo vị trí trần chiếu từ nguồn sáng có dạng hàm Logistic với tốc độ k=3; (b ) tốc độ k khác từ đến 5; (c) phân bố cường độ sáng theo góc toạ độ vng góc (d) phân bố cường độ sáng theo góc toạ độ cực Kết luận: Bằng phương pháp phân tích tốn học, chúng tơi đưa cơng thức tổng quát cho đèn LED để đạt độ đồng tuyệt đối, dựa dạng hàm Logistic với tốc độ biến đổi k khác Kết tính toán số trường hợp từ k=1 đến k=5 cho thấy k lớn tốc độ biến đổi nhanh, để thuận tiện cho việc thiết kế thấu kính FO nên lựa chọn giá trị k nhỏ Một kết khác phương pháp phân tích tốn học [CT 2] dạng biểu đồ phân bố cường độ sáng theo góc nguồn sáng LED tích hợp thấu kính với tốc độ biến 17 đổi k khác Các biểu độ phân bố cường độ sáng lý thuyết thu cho phép so sánh trực tiếp với biểu đồ phân bố cường độ sáng đo đèn thực tế 4.3 Chế tạo linh kiện quang biên dạng tự 4.3.1 Thấu kính biên dạng bất đối xứng AL Thấu kính biên dạng bất đối xứng AL thiết kế phương pháp kinh nghiệm, dựa theo ý tưởng bảo hộ Giải pháp hữu ích [GPHI-11] Biên dạng thấu kính AL chia làm ba phần: phần hội tụ nửa thấu kính trụ lồiphẳng, phần truyền qua khơng khúc xạ có hình dạng 1/4 ống trụ, phần chân đế phẳng dùng để gắn với ống tản nhiệt, vẽ Hình 4.19a Thấu kính AL phiên V1 chế tạo phương pháp ép phun nhựa nhiệt dẻo, với vật liệu ban đầu PS (Hình 4.19 b) Hình 4.19 a/ (trái) Biên dạng thấu kính AL phiên V1; b/ (phải) Ảnh chụp thấu kính phiên V1 chế tạo phương pháp ép phun nhựa GP-PS 4.3.2 Thấu kính góc chiếu hẹp (NAL – narrow angle lens) Phiên V1 thấu kính góc chiếu hẹp NAL thiết kế dựa theo ý tưởng bảo hộ Giải pháp hữu ích [GPHI 6], theo quy trình cơng nghệ sử dụng để chế tạo thấu kính bất đối xứng AL Mục đích Giải pháp hữu ích đề xuất kết cấu đèn LED có góc chiếu sáng hạn chế 80o, đồng thời tạo phân bố độ rọi đồng mặt 18 bàn, nhằm tiết kiệm lượng, chống chói lóa cho học sinh nhìn bảng, góp phần giảm tỷ lệ mắc tật khúc xạ Hình 4.27 Biểu đồ phân bố cường độ sáng mơ cho đèn LED tích hợp thấu kính NAL:(trái) toạ độ cực (phải) toạ độ Hình 4.27 ảnh chụp số thấu kính NAL chế tạo phương pháp ép phun nhựa nhiệt dẻo, với hình ảnh 3D biểu đồ phân bố cường độ IES đèn LED tích hợp thấu kính 4.3.3 Thấu kính FO cho đèn tàu cá Hình 4.29 Mẫu thấu kính FO cho đèn tàu cá sau chế tạo Thấu kính FO cốt lõi khác biệt đèn dụ cá chúng tơi thiết kế chế tạo, nhằm mục đích phân bố lại ánh sáng mặt biển Bề mặt thấu kính trụ chia làm ba phần bao gồm phần hội tụ, phần truyền qua không khúc xạ phần chân đế dùng để gắn với tản nhiệt Thấu kính trụ bất đối xứng 19 chế tạo phương pháp ép phun nhiệt có kích thước dài 165mm, rộng 120mm tiết diện Hình 4.29 CHƢƠNG V THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC BỘ ĐÈN SKYLED TÍCH HỢP THẤU KÍNH FO VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ MƠ HÌNH THỰC TẾ 5.1 Bộ đèn LED tích hợp thấu kính biên dạng bất đối xứng 5.1.1 Bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính AL gắn tường chiếu trần Bộ đèn SkyLED gắn tường chiếu trần thiết kế (Hình 5.1) chế tạo (Hình 5.3) [SC7] sử dụng nguồn sáng LED tích hợp với thấu kính bất đối xứng AL nhằm mục tiêu phân bố lại ánh sáng, khắc phục vấn đề chói lóa, tiện nghi loại đèn có thị trường Thấu kính Nguồn ni 1 Tản nhiệt Mơ đun LED Hình 5.1 Cấu trúc 3D đèn SkyLED gắn tường chiếu trần Hình 5.3 Ảnh chụp đèn SkyLED màu gắn tường chiếu trần Các thông số quang – điện đèn đo hệ đo cầu tích phân Viện Khoa học vật liệu Kết đo cho thấy thông số đèn đạt tiêu chuẩn quy định: nhiệt độ màu CCT 5054K, CRI~85, hiệu suất quang E = 97lm/W, tổng công suất đèn 18W Phân bố cường độ sáng đèn đo hệ đo Goniophotometer Trung tâm đo lường tiêu chuẩn Quatest 20 5.1.2 Bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính NAL Giải pháp hữu ích [GPHI 6] đề xuất kết cấu đèn LED có góc chiếu sáng hạn chế 80o, đồng thời tạo phân bố độ rọi đồng mặt bàn, nhằm tiết kiệm lượng, chống chói lóa cho học sinh nhìn bảng, góp phần giảm tỷ lệ mắc tật khúc xạ 5.1.3 Bộ đèn LED tích hợp thấu kính AL chiếu sáng dụ cá Bộ đèn LED dẫn dụ cá tích hợp thấu kính bất đối xứng (FAL LED Fishing Asymmetric Lens LED) thiết kế bao gồm: mảng nhiều dãy LED mắc song song với hàn dán lên mạch in nhôm; tản nhiệt; mảng nhiều thấu kính có cấu trúc bất đối xứng (ALAsymmetric Lens) ghép song song với nhau; vỏ đèn suốt bảo vệ chống xâm nhập bụi nước; nguồn nuôi với phụ kiện khác 5.2 Chiếu sáng Dƣỡng sinh 5S Xác định thông số đặc trưng môi trường ánh sáng Để làm tiêu chí cho mơi trường chiếu sáng nhân tạo, tiến hành nghiên cứu đặc trưng môi trường chiếu sáng tự nhiên bao gồm cường độ ánh sáng, cấu trúc phổ ánh sáng, phân bố ánh sáng, màu sắc bề mặt xung quanh Lƣợng ánh sáng: từ 500 lux đến 1000 lux Cấu trúc phổ ánh sáng: sử dụng đèn SkyLED đổi màu SkyLED thông minh thay đổi liên tục màu sắc cường độ phòng 21 Phân bố ánh sáng: góc khối chiếu sáng rộng (~π sr) xóa bóng vật cần có độ chói thấp đảm bảo lượng sáng cao Nhịp ngày đêm: Để tạo nhịp ngày đêm giải pháp nhà sản xuất nguồn sáng LED theo xu hướng HCL đề xuất, sử dụng tảng kết nối điều khiển thông minh để chiếu sáng động với nhiều gói sản phẩm khác 5.3 Xây dựng số mơ hình chiếu sáng thực tế 5.3.1 Chiếu sáng phịng họp, phịng học Mơ hình chiếu sáng phịng họp chúng tơi mơ phần mềm Dialux, theo phịng họp rộng 43 m2 sử dụng 26 đèn SkyLED gắn tường, tổng công suất 468 W, mật độ công suất chiếu sáng 11 W/m2, đạt độ rọi trung bình 590 lux Mơ hình thực tế xây dựng Viện Khoa học vật liệu 5.3.2 Chiếu sáng hộ, nhà Giải pháp Chiếu sáng Dưỡng sinh 5S hộ tạo hiệu chiếu sáng ưu việt hẳn so với giải pháp chiếu sáng truyền thống khác, đồng thời tiết kiệm chi phí lắp đặt sử dụng lâu dài Độ rọi trung bình đạt 500 lux tuỳ thuộc vào không gian sử dụng, với mật độ lượng 10 W/m2, phù hợp với quy chuẩn Bộ Xây dựng ban hành (