Các chip LED nguyên bản có phân bố trường sáng là hình cầu hoặc elipsoit thường có công suất nhỏ và được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng quảng cáo trong một không gian hẹp, nhưng chúng lại có nhiều nhược điểm khi tổ chức chiếu sáng tại những khu vực rộng lớn hơn.
Để có thể sử dụng LED trắng trong việc chiếu sáng trong các khu vực rộng như quảng trường, đường giao thông, đường phố, ngoài việc tạo ra những chip LED công suất lớn, người ta còn phải tính toán, thiết kế để các chip LED hoặc tổ hợp chip LED có góc mở của trường sáng rộng hơn.
Để thực hiện công việc này, các nhà chế tạo chip LED thường làm theo hai phương án là sử dụng các phần tử quang hoặc hoặc thay đổi phương chiếu sáng của từng phần tử hoặc module LED
Xét về mặt phân bố sáng thì cả hai phương pháp trên có tác dụng giống như chức năng của một chóa đèn trong các bộ đèn HPS hoặc Metal Halide . . .
1.4.2.1 Phương án 1: Sử dụng các phần tử quang học
Gắn lên mặt chip LED nguyên bản một phần tử quang học là một lăng kính hoặc thấu kính bất đối xứng. Các phần tử quang học này sẽ có tác dụng phân bố lại trường sáng, làm tăng góc mở của trường sáng của các chip LED nguyên bản.
Hình 1.16 mô tả một lăng kính dùng cho chip LED đơn (mẫu HX-SD124 - Osram) [10] và mô phỏng họ đường cong phân bố cường độ sáng của chip LED khi được gắp lăng kính. Nhìn hình vẽ ta thấy rằng phân bố cường độ sáng của chip LED giống như của một bộ đèn chiếu sáng đường, trong đó đường cong màu xanh (C900 – 2700) tương tự phân bố sáng của LED nguyên bản vì không chịu tác dụng của lăng kính, còn đường cong màu đỏ (C00 – 1800) tương tự phân bố sáng của một đèn chiếu sáng đường nghĩa là góc mở đã được tăng lên rất nhiều.
28
(a) (b)
Hình 1.16 Lăng kính (a) và phân bố cường độ sáng của LED qua lăng kính (b)
Hình 1.17 mô tả một thấu kính bất đối xứng - mẫu SP01CR-FT60135L của Nhật Bản [10] (thực chất là hai thấu kính ở hai bên) và mô phỏng họ đường cong phân bố cường độ sáng của chip LED khi được gắp thấu kính. Nhìn hình vẽ ta thấy rằng phân bố cường độ sáng của chip LED sau khi gắn thấu kính bất đối xứng giống như của một bộ đèn chiếu sáng đường, nghĩa là góc chùm sáng đã được mở rộng.
(a) (b)
29
Hình 1.18 Mẫu thấu kính bất đối xứng HX-SD135 LED đường Osram
Hình 1.19 Mẫu thấu kính bất đối xứng HX-SD142 của Osram
30
Hình 1.21 Một vài mẫu thấu kính bất đối xứng khác của Saip – Trung Quốc
1.4.2.2 Phương án 2: Thay đổi phương chiếu của từng phần tử hoặc module LED Trong nhiều trường hợp, để đơn giản trong sản xuất và giảm giá thành của sản phẩm, người ta bố trí các LED nguyên bản thành các module dạng phẳng, mỗi module gồm nhiều LED và có công suất tổng cộng đến hàng trăm watt, sau đó sắp xếp các module theo các hướng khác nhau để tăng góc mở của chùm sáng. Hình 1.22 mô tả phương án bố trí ba module LED theo ba phương khác nhau. Trong hình vẽ này các đường Elipsoit là phân bố cường độ sáng của từng module LED, đường nét đứt là phân bố sáng tổng hợp của cả hệ.
Hình 1.22 Sắp xếp các chip hoặc module LED theo các phương khác nhau để thay đổi phân bố trường sáng của bộ đèn
31
Hình 1.23 Giới thiệu một số kiểu bố trí các module LED để mở rộng góc mở của bộ đèn.
Hình 1.23 Một số mẫu đèn đường của Saip - Trung Quốc
Để tăng cường độ chiếu sáng của bộ đèn LED, một số hãng lại lựa chọn phương án kết hợp giữa phản xạ hội tụ và thay đổi phương chiếu sáng. Trong kỹ thuật này, mỗi chip LED công suất lớn được đặt trong một chóa phản xạ, các chóa phản xạ lại được xếp thành các module phát sáng về các phương khác nhau.
Hình 1.24 mô tả một bộ đèn LED chiếu sáng đường kết hợp giữa phản xạ hội tụ và thay đổi phương chiếu sáng của hãng Inaba, Nhật Bản.
32
CHƯƠNG 2
ĐO ĐẠC CÁC THÔNG SỐ CỦA MỘT SỐ BỘ ĐÈN LED
Để mô tả đầy đủ các đặc tính cơ - quang của một bộ đèn LED, người ta phải đo đạc rất nhiều thông số như các kích thước cơ khí, cấp bảo vệ (Index Protection: IP), quang thông, họ các đường cong trắc quang, các thông tin về màu như nhiệt độ màu (Tempeture colour: Tc), hệ số hoàn màu (Colour Rendering Index: CRI) … nhưng trong khuôn khổ của luận văn chúng tôi chỉ trình bày phương pháp và thực hành đo hai đại lượng chính là quang thông và họ đường cong phân bố cường độ sáng của bộ đèn LED.