CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.2. Kết quả đo phõn bố quang của hệ thấu kớnh Fresnel
4.2.4. Kết quả đo phõn bố quang của đốn LED khi đi qua hệ thấu kớnh Fresnel
Đối với hệ thấu kớnh Fresnel chỳng tụi tiến hành khảo sỏt phõn bố trờn cỏc thấu kớnh cú cấu trỳc chế tạo khỏc nhau để lựa chọn được thấu kớnh phự hợp nhất. Vấn đề khi chế tạo thấu kớnh Fresnel nằm ở thời gian chế tạo rất khỏc nhau với cỏc step khỏc nhau. Đối với Fresnel cấu trỳc bề mặt cú độ mịn 5àm, thời gian chế tạo sẽ là 10 giờ với kớch thước thấu kớnh là 100 x100 x5 mm. Trong khi đú thấu kớnh Fresnel cấu trỳc bề mặt cú độ mịn 20àm thời gian chế tạo rỳt ngắn xuống chỉ cũn 4 giờ. Vỡ thế lựa chọn được cấu trỳc tối ưu với thời gian chế tạo nhanh sẽ giỳp nõng cao năng lực sản xuất mà tớnh chất quang học của thấu kớnh vẫn đạt được yờu cầu đặt ra.
Hỡnh 4.8 Phõn bố quang của LED khi đi qua hệ thấu kớnh Fresnel 20àm Như kết quả đó thu được thấu kớnh Fresnel cú cấu trỳc bề mặt với độ mịn 20àm cho kết quả phõn bố chưa đồng đều. Điều này được giải thớch do cấu trỳc bề mặt của thấu kớnh chưa đạt độ mịn yờu cầu nờn xảy ra hiện tượng tỏn xạ, cỏc gúc tạo bề mặt khỳc xạ cũng chưa đạt yờu cầu để phõn bố lại chựm tia sỏng song song sau khi đi qua thấu kớnh chuẩn trực. Cỏc điểm lấy mẫu mặc dự là cạnh nhau nhưng lại cú sự sai lệch khỏ lớn về cụng suất quang thu được. Tuy nhiờn phần ỏnh sỏng chuẩn trực sau khi đi qua hệ thấu kớnh đó được phõn bố lại một phần, kết quả thu được sau khi đi qua thấu kớnh Fresnel cũng khụng phải là ỏnh sỏng chuẩn trực, do đú đõy là tiền đề để chế tạo thấu kớnh cú cấu trỳc tốt hơn, phự hợp với yờu cầu đề ra.
Đối với thấu kớnh Fresnel cú cấu trỳc bề mặt với độ mịn 5àm. kết quả phõn bố phự hợp với mụ phỏng, mật độ cụng suất tại cỏc điểm trờn bề mặt chiếu sỏng cú sự đồng đều rừ rệt. Điểm cỏch tõm chiếu sỏng 15cm cú cụng suất quang thu được xấp xỉ bằng cụng suất thu được tại tõm. Diện tớch chiếu sỏng cú phõn bố dạng hỡnh vuụng với cỏc điểm đo cạnh nhau khụng cú sự khỏc biệt nhiều do đú sự tỏn xạ do cấu trỳc khụng đồng đều cũng đó giảm đỏng kể so với cấu trỳc 20àm. Bờn cạnh đú trờn toàn bộ diện tớch chiếu sỏng cũng khụng cú điểm cụng suất đột biến. Dựa trờn kết quả thu được, chỳng tụi đỏnh giỏ thấu kớnh cú cấu trỳc 5àm cú kết quả đạt yờu cầu, phự hợp cho chiếu sỏng tạo độ đồng đều cao.
4.3. So sỏnh kết quả độ đồng đều với thấu kớnh thương mại
Thấu kớnh củ lạc là loại thấu kớnh được dựng chủ yếu trong chiếu sỏng đường phố. Cấu tạo thấu kớnh tạo ra hai gúc mở khỏc nhau một chiều 70o cũn một chiều là 150o. Thấu kớnh đặc biệt phự hợp diện tớch chiếu sỏng hỡnh chữ nhật, giỳp tiết kiệm số lượng đốn chiếu trờn một đơn vị độ dài.
Hỡnh 4.9 Thấu kớnh củ lạc (peanut)
Đối với phộp đo thấu kớnh củ lạc. chỳng tụi vẫn sử dụng LED luxeon 3W để ghộp với thấu kớnh. LED được cung cấp dũng 1A liờn tục và được đặt cỏch mặt phẳng chưa đầu thu là 50cm. Diện tớch chiếu sỏng 1m x 1m, độ phõn gải của đầu thu là 1cm.
(a)
(b)
Hỡnh 4.10 Phõn bố quang của LED sau khi đi qua thấu kớnh củ lạc và hệ thấu (a)Thấu kớnh củ lạc (b) hệ thấu kớnh Fresnel
Thấu kớnh củ lạc là thấu kớnh chỳng tụi đó thử nghiệm cõy hoa cỳc trong cỏc thớ nghiệm trước đõy, thấu kớnh cú đặc điểm phõn bố theo chiều dọc phự hợp với cỏc luống cõy hỡnh chữ nhật. Thấu kớnh cú phõn bố tương đối phức tạp do cấu trỳc gõy ra. Tuy nhiờn phõn bố của thấu kớnh vẫn chưa đạt sự đồng đều như mong muốn. mật độ cụng suất vẫn tập trung ở giữa và giảm dần khi ra xa. Mặc dự lượng cụng suất tại hai đầu củ lạc đó được phõn bố lại và mở rộng ra tuy nhiờn phần mở rộng cụng suất thu được vẫn rất thấp. Do thấu kớnh củ lạc thu hẹp gúc mở ở một chiều nờn cụng suất trờn phần diện tớch cũn lại được đẩy lờn khỏ cao. Phần trung tõm thấu kớnh tạo ra nhiều cực trị cụng suất. chưa đạt được độ đồng đều như mong muốn.
KẾT LUẬN
Từ luận văn này chỳng tụi đó thực hiện được một số kết quả cụ thể như sau: 1. Hoàn thiện thiết kế chế tạo linh kiện quang học thứ cấp cho LED tạo độ đồng đều
chiếu sỏng cao gồm cú thấu kớnh chuẩn trực và thấu kớnh Fresnel.
- Tớnh toỏn, mụ phỏng chựm tia phỏt xạ từ đốn LED 630nm khi đi qua hệ thấu kớnh phõn bố ỏnh sỏng đồng đều
- Hệ thấu kớnh chế tạo cho tỷ lệ ỏnh sỏng truyền qua cao >90%
- Hệ thấu kớnh chế tạo cú cấu trỳc bề mặt khụng bị nứt vỡ, được đỏnh búng và xử lý bề mặt đạt yờu cầu sử dụng làm linh kiện quang học.
2. Chế tạo hoàn thiện LED ghộp với hệ thống quang học thứ cấp phõn bố lại ỏnh sỏng tạo độ đồng đều trờn diện tớch chiếu sỏng.
- Đo phõn bố ỏnh sỏng của LED trong trường hợp cú thấu kớnh, khụng cú thấu kớnh và đi qua toàn bộ hệ thống quang học ở cỏc điều kiện chế tạo khỏc nhau - So sỏnh với thấu kớnh thương mại, thấu kớnh do chỳng tụi chế tạo cú tớnh đồng
đều cao hơn.
3. Khảo sỏt một số thụng số của đốn LED bước súng 630nm, định hướng chiếu sỏng trong nụng nghiệp
4. Hướng nghiờn cứu tiếp theo
- Hoàn thiện bộ đốn LED chiếu sỏng đồng đều với bước súng 630nm ứng dụng cho chiếu sỏng nụng nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Global, B. Bp statistical review of world energy 2017. https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-ofworld- energy.html
[2] Hai, V.N; Tuan, P.T; Shin.S; LED Uniform Illumination Using Double Linear Fresnel Lenses for Energy Saving, Energies 2017, 10, 2091; doi:10.3390/en10122091 [3] Sawin, J.L.; Sverrisson, F.; Seyboth, K.; Adib, R.; Murdock, H.E.; Lins, C.; Edwards, I.; Hullin, M.; Nguyen, L.H.; Prillianto, S.S. Renewables 2017 global status report. 2013.
[4] Kalogirou, S.A. Solar energy engineering: Processes and systems. Academic Press: 2013.
[5] Horowitz, K.A.; Woodhouse, M.; Lee, H.; Smestad, G.P. In A bottom-up cost analysis of a high concentration pv module, AIP Conference Proceedings, 2015; AIP Publishing: p 100001.
[6] Fraunhofer, I. New world record for solar cell efficiency at 46% french-german cooperation confirms competitive advantage of european photovoltaic industry. Press release 2014, 26.
[7] Yamada, N.; Hirai, D. Maximization of conversion efficiency based on global normal irradiance using hybrid concentrator photovoltaic architecture. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2016, 24, 846-854.
[8] instruments, N. Photovoltaic cell overview. http://www.ni.com/whitepaper/7229/en/ [9] Energy, C.G. Solar optic module. http://crystalgreenenergy.com/how- itworks/#prettyPhoto
[10] Tien, N.X.; Shin, S. A novel concentrator photovoltaic (cpv) system with the improvement of irradiance uniformity and the capturing of diffuse solar radiation. Applied Sciences 2016, 6, 251. 164
[11] Kost, C.; Mayer, J.N.; Thomsen, J.; Hartmann, N.; Senkpiel, C.; Philipps, S.P.; Nold, S.; Lude, S.; Saad, N.; Schmid, J. Levelized cost of electricity: Pv and cpv in comparison to other technologies. Fraunhofer ISE 2013.
[12] Buljan, M.; Mendes-Lopes, J.; Benớtez, P.; Miủano, J.C. Recent trends in concentrated photovoltaics concentrators’ architecture. Journal of Photonics for Energy 2014, 4, 040995.
[13] Consortium, C. Listing projects. http://cpvconsortium.org/projects [14] Sayigh, A. Solar energy engineering. Elsevier: 2012.