Nhận xét: Đồ thị bước sóng của LED WHITE COOL 1 có 2 đỉnh phổ, đỉnh thứ nhất ở 442nm, đỉnh thứ hai ở 560nm.Ánh sáng trắng do đèn LED này tạo ra là ánh sáng hợp bởi 2 màu tím với cực đại tại 442nm kết hợp với ánh sáng xanh lá cây bước sóng 560nm. Nhiễu răng cưa xuất hiện mạnh tại vùng bước sóng từ 500nm trở đi, với điều kiện cách ly buồng tối, nhiễu này xuất hiện do sự bức xạ với cường độ không ổn định của LED.
Hình 5.6. Bước sóng của LED WHITE WARM 1
Nhận xét: Đồ thị bước sóng LED WHITE WARM 1 xuất hiện các đường răng cưa lớn do LED bức xạ ánh sáng với cuờng độ không đồng đều, chất lượng phát xạ của LED này không tốt.Đồ thị có 2 đỉnh bước sóng: đỉnh chính có
bước sóng 582nm (đỉnh này là đỉnh chỉnh vì bước sóng của nó nằm trong dải bước sóng vàng 570 nm<λ<590 nm), đỉnh phụ có bước sóng 446nm.
Hình 5.7. Bước sóng của BLUE 1.
Nhận xét: Bước sóng của LED BLUE đo được là 451nm, đồ thị có đường răng cưa rất bé, cường độ bức xạ ánh sáng của LED này tương đối ổn định.
Hình 5.8. Bước sóng của GREEN 1.
Nhận xét: Bước sóng đo được của LED GREEN 1 là 526 nm, đồ thị không có đường răng cưa, chất lượng phát xạ của LED này rất tốt.
LED loại 5 mm
Kết quả thu được từ phép đo bước Jsóng các LED 5mm, điều kiện cách ly buồng trong buồng tối.
Hình 5.9. Bước sóng của LED RED2
Nhận xét: Bước sóng đo được của LED RED 2 là 681 nm, đồ thị thu được bị nhiễu mạnh, cường độ bức xạ ánh sáng của LED RED 2 không ổn định.Chất lượng phát xạ của LED kém.
Hình 5.10. Bước sóng của LED WHITE 2
Nhận xét: Đồ thị thu được LED WHITE 2 có 2 đỉnh bước sóng, đỉnh thứ nhất tại 450 nm, đỉnh thứ hai tại 554nm, màu sáng trắng của LED này là màu hợp của hai màu :xanh dương với cường độ lớn và màu xanh lá cây với cuòng độ thấp hơn. Đồ thị không có đường răng cưa, chất lượng phát xạ của LED tốt.
Hình 5.11.Bước sóng của LED YELLOW 2
Nhận xét: Bước sóng của LED YELLOW 2 đo được là 598nm, đỉnh bước sóng nằm giữa bước sóng cam và bước sóng vàng , đồ thị có đường răng cưa, cường độ bức xạ ánh sáng của LED này có sự không ổn định.
Hình 5.12. Bước sóng của LED BLUE 2
Nhận xét: Bước sóng đo được là 458nm, đồ thị có đường răng cưa nhỏ, cường độ bức xạ ánh sáng tương đối ổn định.
Hình 5.13. Bước sóng của LED GREEN 2
Nhận xét: Bước sóng đo được của LED GREEN 2 là 518nm, đồ thị không có đường răng cưa, chất lượng của phát xạ của LED tốt.
Đánh giá kết quả đo đạc từ thực tế và thông số nhà sản xuất đưa ra
Bảng 5.1. So sánh bước sóng đo thực tế và bước sóng của nhà xản xuất đưa ra
Ký hiệu LED Bước sóng nhà sản xuất đưa ra (nm) Bước sóng thực tế đo được+sai số (nm) LED RED 1 630 643 ±6 LED YELLOW 1 585 582±6 LED BLUE 1 460 451±4 LED GREEN 1 525 526±5 LED YELLOW 2 585 598±6 LED BLUE 2 460 458±4 LED GREEN 2 520 518±5
Bảng 5.2. Tổng hợp giá trị đo bước sóng các LED
Loại Kí hiệu Giá thành
LED Epistar 3W White LED WHITE COOL 1 5000 VNĐ/1 LED
LED Epistar 3W Red LED RED 1 5000 VNĐ/ 1 LED
LED Epistar 3W Yellow LED WHITE WARM 1 5000 VNĐ/ 1 LED
LED Epistar 3W Green LED GREEN 1 5000 VNĐ/ 1 LED
LED Epistar 3W Blue LED BLUE 1 5000 VNĐ/ 1 LED
LED 5mm White LED WHITE 2 600VNĐ/1LED
LED 5mm Red LED RED 2 600VNĐ/1LED
LED 5mm Yellow LED YELLOW 2 600VNĐ/1LED
LED 5mm Green LED GREEN 2 600VNĐ/1LED
LED 5mm Blue LED BLUE 2 600VNĐ/1LED
Led 385mn UV1 55uds/2 con
Led 365mn UV2 132usd/con
5.3. Đánh giá và tiêu chuẩn bước sóng phát xạ.
Tất cả các LED thu thập được có bước sóng nằm trong thang sóng điện từ, tuỳ theo thu cầu sử dụng mà người dùng có thể chọn lựa loại LED phù hợp với nhu cầu.
Chương VI:
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 6.1. Các nội dung đề tài thực hiện
- Thu thập được một số loại LED trên thị trường Việt Nam. - Tiếp cận được phương pháp và thiết bị đo I-V.
- Tiếp cận được phương pháp và thiết bị đo bước sóng phát xạ. - Tiếp cận được phương pháp và thiết bị đo điện trở LED.
- Tiếp cận được phương pháp và thiết bị chụp điện cực của LED.
6.1. 1. Đề xuất các tiêu chuẩn LED :
- Về điện cực
1.Hình dạng các LED rất đa dạng tùy theo thông số kỹ thuật và công dụng.
2. Sử dụng phần mềm mô phỏng hình dạng điện cực LED sẽ tiết kiệm thời gian và kinh phí nghiên cứu/chế tạo LED.
3. Cần tăng điện tích bề mặt điện cực để tăng hiệu suất tái hợp hạt tải và cường dòng hoạt động của LED.
4. LED phát xạ cực tím có giá trị cao hơn vài trăm đến vài ngàn lần LED phát sáng.
6.1.2.Khảo sát một số ứng dụng chiếu sáng LED
6.1.2.1. Các mô hình đèn dùng LED a. LED gắn trần 12W
Sử dụng đèn LED SMD siêu bền
Độ sáng cao, không nhấp nháy, không hại mắt. Chỉ số hoàn màu (CRI) cao, cho màu sắc trung thực Tiết kiêm 80% so với các loại đèn truyền thống.
Tuổi thọ cao 50.000 giờ.
Không phát tia cực tím, không chứa thủy ngân, chì, giảm thiểu khí CO2. Độ bền, tính thẩm mỹ cao
Hình 6.1. LED 12W âm trần trong chiếu sáng dân dụng
b. LED tupe 12W âm trần
Hình 6.2. LED type 12W âm trần trong chiếu sáng dân dụng
Công suất: 18W
Nguồn sáng: SMD LED
Chips LED: EPISTAR (Đài Loan) Góc chiếu: 160o
Chỉ số hoàn màu: >85
Nhiệt độ màu: 5500K (Sáng trắng), 3300K (Sáng ấm) Hiệu suất quang: 90lm/W (Sáng trắng), 80lm/W (sáng ấm) Vật liệu: Hợp kim nhôm, Mica
Tuổi thọ: 50.000 h Kích thước: Φ34 x 1198 mm Trọng lượng: 0.33 kg Nhiệt độ làm việc: -25o ÷ 50oC Độ ẩm: 10% ÷ 90% Điện áp vào: 85 ÷ 265V, 50/60Hz Môi trường làm việc: Trong nhà
c. LED Panel siêu mỏng gắn trần 18W-30x30
d. So sánh thông số điện và quang giữa các loại
Hiện nay các công trình chiếu sáng dân dụng đang thay dần các đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang sang đèn Compact và LED, với các so sánh trên chúng ta thấy LED đang dần chiếm ưu thế co các lựa chọn công trình cao cấp vì giá thành còn tương đối cao so với thu nhập hiện nay dân Việt Nam.
Thực chất như đã nói trên, LED đang dần thay thế các công trình chiếu sáng công cộng dân sinh, và cũng dần đi vào đời sống nhân dân thong qua việc tiết kiệm năng lượng và cho độ sáng khá chuẩn tiết kiệm hơn 80% năng lượng tiêu thụ so với đèn truyền thống, về độ bền thì bền hơn đèn Compact 20 lần.
6.1.2.2. Khảo sát phòng học sử dụng đèn huỳnh quang trong phòng học tại Trường ĐHKHTN
Khảo sát phòng học sử dụng đèn huỳnh quang trong phòng học F.304
Hình 6.4. Biểu đồ độ rọi phòng học F.3.4 dùng đèn huỳnh quang.
Hiện tại các phòng học trên cả nước đang sử dụng loại đèn chiếu sáng co lớp học là đèn huỳnh quang loại 1,2 m, công suất phát sáng là 40W/bóng, mỗi phòng học thường bố trí 12 đến 16 bóng.
Một số phòng học tại các trường phổ thông trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh đã dần thay thế bóng Compact cho lớp học khi các bóng huỳnh quang hỏng, tuy nhiên số trường áp dụng phương án này còn ít do giá thành của bóng đèn
Compact khá cao, nên tính về lợi trức mắt là chưa đầu tư ngay được các bóng chiêu sáng LED cho các trường học mà phải có kế hoạch đầu tư cho dự án trang bị hệ thống chiếu sáng này sớm nhất.
6.1.2.3. Các đề xuất về hành chính
Hiện tại các san phẩm về LED trên thị trường nước ta hầu như là nhập khẩu hoặc gia công hoàn chỉnh bán phần, cụ thể là ASEMLET gia công 50% đóng gói LED, cho thấy sản xuất LED là một tiềm năng cho tất cả các doanh nghiệp hay các nơi có đủ điều kiện như LNT.
Việc nhập khẩu sẽ mang đến cho người tiêu dùng gánh nặng về thuế nhập khẩu, và phải gánh thêm một phần LED kém chất lượng khi chưa được kiểm định. Vì thế có một trung tâm đo kiểm LED hiện nay sẽ làm cho đời sống an sinh xã hội giảm bớt gánh nặng từ những hàng hóa kém chất lượng được loại ngay khi bắt đầu nhập khẩu hoặc xuất xưởng, vì trong quá trình thực hiện luận văn này bản thân tôi cũng gặp phải vài trường hợp LED mới nguyên bị chết không hoạt động được.
6.1.2.4. Đề xuất xây dựng phòng thí nghiệm đo kiểm LED
Qua học tập và được nghiên cứu tại LNT trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này tôi thấy LNT có thể trang bị thêm mộ số thiết bị nữa là có thể trở thành trun tâm đo kiểm LED như sau:
Hiện LNT đã có: kính hiển vi có thể đo kiểm được bề mặt điện cực và máy đo đặc tuyến I-V để kiểm tra đặc tuyến I-V.
LNT chỉ có thể đầu tư thêm máy đo độ rọi, máy đo bước sóng ánh sáng nữa là có thể đo iểm được LED, nếu ghép các thiết bị này vào chung một đầy nối vớ một thiết bị xử lý sẽ tốt hơn rất nhiều.
Nhận xét chung: Các LED loại Epistar 3W có độ rọi rất cao qua việc đo bằng máy đo cầm tay MS-1500 Digital Luxmeter, vì đây là các LED thuộc dòng LED siêu sáng, kết quả đo độ rọi cho thấy đèn LED trắng 3W phù hợp với các ứng dụng chiếu sáng và các đèn LED màu 3W còn lại dùng cho việc trang trí, quảng cáo. Các LED 5mm có độ rọi thấp, thích hợp cho các ứng dụng đèn báo trên các mạch điện tử.
Xét về hiệu quả kinh tế:
Bóng LED WHITE COOL cho độ rọi khảng 420 lx giá mua 5000 ĐVN/LED, có thể thay thế bằng 2 bóng LED WHITE với giá mua 700x2=1400 ĐVN nhưng cho độ rọi lớn đến 4910x2=9820 lx. Tiết kiệm được 3600 ĐVN.
Bóng LED BLUE cho độ rọi 1555 lx giá mua 5500ĐVN /LED, có thể thay bằng 2 bóng LED BLUE 2 với giá 700x2=1600 ĐVN,tạo độ rọi lên đến 862x2=1724 lx.Tiết kiệm 3600ĐVN.
Việc khảo sát độ rọi ngoài mục đích chọn ra bóng LED có độ sáng phù hợp với yêu cầu sử dụng, kết hợp với so sánh giá thành sẽ giúp cho người sử dụng tiết kiệm chi phí mua sắm, có thể đa dạng sự lựa chọn của mình mà vẫn đảm bảo mục đích đề ra.
Việc chọn lựa LED cho chiếu sáng dân dụng là hết sức cần thiết, vì tiết kiệm, độ bền cao, nhưng việc kiểm tra trước khi đưa vào dân dụng thì cần thiết hơn, vì đó là sức khỏe của cộng đồng.
6.1.2.5. Triển vọng của LED.
Hiện nay, như đã trình bày ở phần tổng quan của để tài LED đang dần đi vào đời sống xã hội chứ không còn ở mức độ xa xỉ như vài năm trước đây tức là giá thành của LED đang hạ dần, sử dụng LED hấp sáng sẽ lượng tiêu thụ năng lượng sẽ giảm đi rất nhiều (giảm khoảng (80%), điện năng tiêu thụ, việc năm 2014 giải Nobel vật lý thuộc về các nhà bác học đã chế tạo ra LED xanh dương với lý do đây sẽ là nguồn chế tạo LED chiếu sáng và các nước trên thế giới đang đầu tư vào công nghệ chế tạo LED làm cho giá thành hạ dần, chất lượng về tuổi thọ của LED cao hẳn so với Compact, huỳnh quang. Một ưu điểm của LED nữa là gọn nhẹ, dễ sử dụng đồng thời thân thiện với môi trường. Nên việc sử dụng LED trong thắp sáng là rất triển vọng vì vậy việc cần có một trung tâm hay phòng thí nghiệp đo kiểm LED hiện nay tại LNT là rất cần thiết.
Với mỗi phòng học đã khảo sát ta chỉ thay dần 12-16 bóng huỳnh quang bằng 4 bóng LED tupe với chi phí khoảng 850.000đx4 = 3,6 triệu đồng thay cho 100.000đx16 = 1,6 triệu đồng, cao hơn so với dùng đèn huỳnh quang nhưng tuổi thọ cao hơn gấp 10 lần 50.000 giờ so với 5.000 giờ, điện năng tiêu thụ giảm đi 50% 18W so với 40W của đèn huỳnh quang là một phép tính có lợi cho sử dụng LED để chiếu sáng dân dụng.
Vấn đề tiếp theo là LED sử dụng sẽ được đo kiểm ra sao, nên việc xây dựng một phòng thí nghiệm, một trung tâm đo kiểm LED là hết sức cần thiết để chuẩn bị cho thay đổi theo xu hướng của thế giới.
6.2. Các nội dung còn tồn động.
Chưa thể đánh giá được quy trình đo kiểm LED, mặc dù đã có quy chuẩn của bộ xây dựng.
Cần thiết có trung tâm đo kiểm về chuẩn ánh sáng dân dụng nhưng chưa giải quyết được.
Việc tiến hành các thí nghiệm cho một mẫu phải đi xa, có thí nghiệm lmf tại khu chông nghệ cao, có thid nghiệm làm tại trường đại học khoa học tự nhiên,
6.3. Hướng phát triển của đề tài.
Đề xuất có một phòng thí nghiệm đo kiểm LED
Ứng dụng trong việc xây dựng các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng LED, đề xuất xây dựng phòng thí nghiệm kiểm tra LED. Phát triển thêm buồng đo với các thông số có thể lập trình qua vi điều khiển, thiết kế thêm buồng đo độ rọi của LED.
Hiện tại chỉ có trung tâm ASEMLED là trung tâm đóng gói LED bán tự động và thiết kế các hình dạng đèn LED công suất cao. Do đó, chưa có một doanh nghiệp nào, xí nghiệp nào chế tạo chip LED nhằm cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu. Với khải năng thiết kế và cơ sở vật chất hiện tại tôi nhận định rằng phòng thí nghiệm Nano là nơi tôi kỳ vọng nhất về khả năng thiết kế, chế tạo được các loại LED cho thị trường chiếu sáng dùng LED trong tương lai.
Hoàn thiện các quy trình đo kiểm LED và đề xuất cơ qan chức năng cho đăng ký quy trình đo kiểm LED.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[01] Nguyễn Văn Dũng, Luận văn tốt nghiệp đại học, chuyên ngành VLĐT, Thiết kế đền chiếu sáng sử dụng LED tiết kiệm điện, (2010) (CBHD: Vũ Thế Đảng, Nguyễn Văn Hiếu)
[02] Nguyễn Thành Thật, Luận văn tốt nghiệp đại học, chuyên ngành VLĐT,
Nghiên cứu LED bước sóng cực tím hướng tới các ứng dụng khử trùng, (2010) (CBHD: Bùi Văn Quảng, Nguyễn Văn Hiếu),
[03] N. V. Thu, Cấu trúc, tính chất và ứng dụng chế tạo linh kiện điện huỳnh quang (LED) của nano tinh thể Si trong màng SiO2, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 6 (SPMS-2009) (Đà Nẵng 8- 10/11/2009)
[04] Dương Minh Trí, Linh kiện quang điện tử, Nxb Khoa học kỹ thuật, 2004. [05] Nguyễn Văn Hiếu, bài giảng môn phương pháp đo linh kiện bán dẫn, lớp cao học VLĐT khóa 22, Tháng 4/2013, Trường ĐHKHTN.
[06] Luận văn thạc sỹ về ứng dụng UVLED khử trùng trong nguồn nước, Vũ Thế Đảng, 2011, Trường ĐHSPKT Tp.HCM.
[07] Luận văn tốt nghiệp về Khảo sát các tính chất điện và quang của một số LED phát sáng, Đinh Hoàng Việt Minh, 2013, Trường ĐH KHTN Tp.HCM.
[08] Nguyễn Hữu Trung, Nghiên cứu và thiết kế và chế tạo điện cực cho led cực tím, Luận văn Thạc sỹ chuyên ngành vi điện tử, Trường ĐH KHTN- ĐHQG Tp.HCM (Tháng 12/2013)( CBHD: PGS.TS. Nguyễn Văn Hiếu)
TIẾNG NƯỚC NGOÀI
[08] Yoshitaka Taniyasu, Makoto Kasu & Toshiki Makimoto, An aluminium nitride light-emitting diode with a wavelength of 210 nanometres, Nature Vol 441 (2006), 326.
[09] W. Shan,a) J. W. Ager III, K. M. Yu, and W. Walukiewicz, Dependence of the fundamental band gap of AlxGa12xN on alloy composition and pressure, J. Appl. Phys., Vol. 85 (1999), 8506.
[10] Hideki Hirayama, Atsuhiro Kinoshita and Yoshinobu Aoyagi,Growth and optical properties of III-nitride semiconductors for deep UV (230–50 nm) light- emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs), RIKEN Review No. 33 ( 2001):
Focused on Coherent Science, 29
[11] A. Yasan, R. McClintock, K. Mayes, D. H. Kim, P. Kung, and M. Razeghia,
Photoluminescence study of AlGaN-based 280 nm ultraviolet light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett. 83, (2003), 4084.
[12] Ryo Kajitani, Koji Kawasaki, Misaichi Takeuchi, Barrier-height and wellwidth dependence of photoluminescence from AlGaN-based quantum well structures for deep-UV emitters, Materials Science and Engineering B 139 (2007), 186.
[13] Asif Khan, Krishnan Balakrishnan & Tom Katona, Ultraviolet lightemitting