Màu sắc Bước sóng (nm) Năng lượng Bandgap
E(eV)
Hồng ngoại λ>760 E<1,63
Đỏ 610<λ<760 1,63<E<2,03 Da cam 590<λ<610 2,03<E<2,1
Vàng 570<λ<590 2,1<E<2,18 Xanh lá cây 500<λ<570 2,18<E<2,48 Xanh dương 450<λ<500 2,48<E<2,76 Tím 400<λ<450 2,76<E<3,1
Cực tím λ<400 3,1<E
2.2.2. Nguồn gốc ánh sáng trắng
Ánh sáng được coi như là ánh sáng trắng nếu 3 loại tế bào hình nón trên võng mạc của mắt người bị kích thích với một tỷ lệ nhất định. Một cách dùng để tạo ra ánh sáng trắng là dùng 2 màu ánh sáng đơn sắc, gọi là các màu bổ sung. Cũng có thể tạo ra ánh sáng trắng là gây ra bức xạ 3 màu.Nếu những màu sắc được phát ra ở các bước sóng nhất định với tỷ lệ công suất nhất định thì hỗn hợp ánh sáng thu được là ánh sáng trắng.
Một cách khác để tạo ra ánh sáng trắng là cho phát ra 1 băng rộng trên toàn bộ phổ khả kiến.
2.2.3. Các đại lượng cơ bản trong quang trắc
Quang thông Ф: đại lượng thông lượng ánh sáng dùng trong kỹ thuật chiếu sáng được đo trong đơn vị lumens (lm). Một lumen của ánh sáng, không phụ thuộc
vào bước sóng của nó (màu), tương ứng với độ sáng mà mắt người cảm nhận được. Mắt người cảm nhận khác nhau đối với các ánh sáng có bước sóng khác nhau, cảm nhận mạnh nhất đối với bước sóng 555 nm. Một nguồn sáng đơn sắc phát ra 1 bước sóng 555nm có công suất phát sáng 1/683 Watt có quang thông là 1 lumen (lm). Lumen là đơn vị SI kí hiệu là lm.
Cường độ sáng I: đo trong đơn vị candela (cd). Đó là thông lượng của một nguồn sáng phát ra trong một đơn vị góc không gian (steradian).Candela là một đơn vị cơ bản dùng trong việc đo thông số nguồn sáng và được tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumen đẳng hướng trong một góc đặc. Một nguồn sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lumen trên một diện tích 1 mét vuông tại một khoảng cách một mét kể từ tâm nguồn sáng. Có thể thấy cường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng. 1cd = 1lm/1steradian.
Độ rọi E: là đại lượng đặc trưng cho thông lượng ánh sáng trên một đơn vị diện tích. Một diện tích mặt cầu 1m2 có một nguồn sáng cường độ 1 candela sẽ có độ rọi là 1 lux. 1lux = 1lm/1m2.
Độ chói L: là cường độ của một nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở rộng hoặc của một vật phản xạ ánh sáng. Độ chói là đại lượng đặc trưng cho mật độ phân bố cường độ sáng I trên một bề mặt diện tích S theo một phương cho trước. 1nit = 1cd/1m2.
Hệ số phản xạ: là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông phản xạ (Φr) của vật thể so với quang thông tới của nó (Φ).
r
(2.12)
Hệ số hấp thụ: là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông được hấp thụ (Φa) của vật thể so với quang thông tới của nó (Φ).
a
(2.13)
Phân bố phổ: trình diễn phổ của bức xạ vùng nhìn thấy nêu lên mối tương quan giữa công suất bức xạ phụ thuộc vào bước sóng.
Nhiệt độ màu: (Đo bằng đơn vị Kenvin) Là màu của ánh sáng mà nguồn sáng phát ra. Nhiệt độ màu được định nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức xạ đen có phổ bức xạ giống phổ bức xạ của nguồn sáng.
Độ hoàn màu: được biểu diễn bằng chỉ số hoàn màu (CRI) có độ lớn từ 0 đến 100, diễn tả độ hoàn màu của các vật được chiếu sáng trong mắt người so với màu thực của nó. CRI càng cao thì khả năng hoàn màu càng lớn.
Hiệu suất của đèn: là đại lượng đo hiệu suất của nguồn sáng trong đơn vị lumen trên Oát (LPW), là tham số xác định lượng ánh sáng phát ra khi tiêu thụ một Oát năng lượng điện.
Thời gian sống trung bình: là thời gian mà 50% số lượng đèn sử dụng bị cháy (thường được xác định trong phòng thí nghiệm).
Do điều kiện về thiết bị khảo sát, phần luận văn tốt nghiệp này tập trung khảo sát các thông số kỹ thuật của LED gồm: hình dạng điện cực, đặc tuyến IV, bước sóng phát xạ và độ rọi
2.3.Một số tiêu chuẩn đo lường quốc tế về chiếu sáng và LED2.3.1. Bảng 2.2. các đại lượng về LED 2.3.1. Bảng 2.2. các đại lượng về LED
STT Thông số kiểm tra Ý nghĩa
1. Flux Đo độ rọi
2. Light Distribution Phân bố ánh sáng
3. Efficacy Hiệu suất
4. Lumen maintenance Độ ổn định cường độ sáng
5. Colour – CRI Color rendering index
6. Colour – CCT (Color_ temperature )
Nhiệt độ màu
7. Colour – maintenance Độ ổn định màu 8. Colour – spatial uniformity Độ đồng đều màu 9. Colour – spectral output Phổ màu phát xạ
10. Colour – UV Vùng tử ngoại
12. Life – premature failure Khả năng lỗi
13. Life – rapid cycle switching Tốc độ đóng cắt nguồn
14. Life – end of life behaviour Vận hành ảnh hưởng đến tuổi thọ
2.3.2. Tiêu chuẩn của Mỹ (LM-79-08, LM-80-08…)
LM-79-08 Approved Method for Electrical and Photometric Measurement of SSL Products
LM-80-08 Approved Method for Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources RP-16-05 addendum a (2008) -section on light emitting diodes
Đính kèm phụ lục
2.3.3. Tiêu chuẩn Nhật Bản.
1. JIS C 8155, LED module for general lighting service.
2. TS C 8153, White light emitting diode devices for general lighting – performance specifications.
3. IS C 8157, Self-ballasted LED lamps for general lighting services – performance requirements.
2.3.4. Tiêu chuẩn TM-21-11.
Dựa vào tiểu chuẩn LM 79-08 và 80-08 để đo thời gian sống của LED t (t) B p B lg 100* P L 2.3.5. Các tiêu chuẩn khác 2.3.5.2. Chuẩn chất lượng LED.
1. ANSI C78.377-2008, Specification for Chromaticity of SSL Products 2. ENERGY STAR® Program Requirements, for Residential Light Fixtures - Eligibility Criteria – Version 4.3
3. EPA ENERGY STAR® Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires - Eligibility Criteria – Version 1.1
4. EPA first draft ENERGY STAR Luminaires specification, to replace the Residential Light Fixtures (RLF, V4.3) and Solid State Lighting (SSL, V1.1) 5. DoE ENERGY STAR® Program Requirements for Integral LED Lamps, DRAFT.
6. UK Energy Saving Trust - LED Requirements for Replacement Lamps and Luminaires.
2.3.5.2. Phương pháp kiểm tra LED.
1. CIE Technical Report 127-2007, Measurement of LEDs
2. IESNA LM-79-2008, Approved Method for the Electrical and Photometric Measurements of Solid State Lighting Products
3. IESNA LM-80-2008, Approved Method for Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources
4. ASSIST May 2008, Recommendations for Testing and Evaluating White LED Light Engines and Integrated LED Lamps Used in Decorative Lighting Luminaires, Volume 4, Issue 1 May 2008 Revised April 2009
5. JIS C8152 & JEL311, Measurement methods and photometry for white light LEDs
6. Note that many IEC performance standards include test methods
2.4. Tiêu chuẩn đo lường Việt Nam về chiếu sáng
Bảng 2.3 Các tiêu chuẩn chiếu sáng tại Việt Nam
Kí hiệu Tên tiêu chuẩn
TCVN 3678-81 Nguồn bức xạ quang dùng điện. Thuật ngữ và định nghĩa
TCVN 5175:2006 Bóng đèn huỳnh quang hai đầu. Quy định về an toàn
TCVN 5324:2007 Bóng đèn thuỷ ngân cao áp. Yêu cầu về tính năng
TCVN 5661:1992 Balat đèn thủy ngân cao áp TCVN 6472:1999 Đèn cài mũ an toàn mỏ
TCVN 6479:2010 Balat dùng cho bóng đèn huỳnh quang dạng ống. Yêu cầu về tính năng
TCVN 6481:1999 Đui đèn dùng cho bóng đèn huỳnh quang dạng ống và đui stacte
TCVN 6482:1999 Stacte chớp sáng dùng cho bóng đèn huỳnh quang
TCVN 6639:2010 Đui đèn xoáy ren edison
TCVN 7541-2:2005 Thiết bị chiếu sáng hiệu suất cao. Phần 2: Phương pháp xác định hiệu suất năng lượng TCVN 7590-1:2010 Bộ điều khiển bóng đèn. Phần 1: Yêu cầu chung
và yêu cầu an toàn
TCVN 7590-2-12:2007 Bộ điều khiển bóng đèn. Phần 2-12: Yêu cầu cụ thể đối với balát điện tử được cấp điện từ nguồn một chiều hoặc xoay chiều dùng cho bóng đèn phóng điện (không kể bóng đèn huỳnh quang) TCVN 7590-2-3:2007 Bộ điều khiển bóng đèn. Phần 2-3: Yêu cầu cụ
thể đối với balát điện tử được cấp điện từ nguồn xoay chiều dùng cho bóng đèn huỳnh quang TCVN 7590-2-8:2006 Bộ điều khiển bóng đèn. Phần 2-8: yêu cầu cụ
thể đối với balát dùng cho bóng đèn huỳnh quang
TCVN 7590-2-9:2007 Bộ điều khiển bóng đèn. Phần 2-9: Yêu cầu cụ thể đối với balát dùng cho bóng đèn phóng điện (không kể bóng đèn huỳnh quang)
TCVN 7591:2006 Bóng đèn huỳnh quang một đầu. Quy định về an toàn
TCVN 7592:2006 Bóng đèn có sợi đốt bằng vonfram dùng ong gia đình và chiếu sáng thông dụng tương tự. Yêu cầu chung về tính năng
TCVN 7670:2007 Bóng đèn huỳnh quang hai đầu. Yêu cầu về tính năng
TCVN 7671-1:2007 Bóng đèn sợi đốt. Yêu cầu về an toàn. Phần 1: Bóng đèn có sợi đốt bằng vonfram dùng ong gia đình và chiếu sáng thông dụng tương tự
TCVN 7672:2007 Bóng đèn có balát lắp liền dùng cho chiếu sáng thông dụng. Yêu cầu về an toàn
TCVN 7673:2007 Bóng đèn có balát lắp liền dùng cho chiếu sáng thông dụng. Yêu cầu về tính năng
TCVN 7674:2007 Balát điện tử được cấp điện từ nguồn xoay chiều dùng cho bóng đèn huỳnh quang dang ống. Yêu cầu về tính năng
TCVN 7684:2007 Phụ kiện dùng cho bóng đèn. Balát dùng cho bóng đèn phóng điện (không kể bóng đèn huỳnh quang dạng ống). Yêu cầu về tính năng
TCVN 7696:2007 Bóng đèn nai áp suất thấp. Yêu cầu về tính năng TCVN 7722-1:2009 Đèn điện. Phần 1: Yêu cầu chung và các thử
nghiệm
TCVN 7722-2-2:2007 Đèn điện. Phần 2: Yêu cầu cụ thể. Mục 2: Đèn điện lắp chìm
TCVN 7722-2-3:2007 Đèn điện. Phần 2: Yêu cầu cụ thể. Mục 3: Đèn điện dùng cho chiếu sáng đường phố
TCVN 7722-2-5:2007 Đèn điện. Phần 2: Yêu cầu cụ thể. Mục 5: Đèn pha
TCVN 7722-2-6:2009 Đèn điện. Phần 2: Yêu cầu cụ thể. Mục 6: Đèn điện có biến áp hoặc bộ chuyển đổi lắp sẵn dùng cho bóng đèn sợi đốt
TCVN 7863:2008 Bóng đèn huỳnh quang một đầu đèn. Yêu cầu về tính năng
TCVN 7896:2008 Bóng đèn huỳnh quang compact. Hiệu suất năng lượng
TCVN 7897:2008 Balát điện tử dùng cho bóng đèn huỳnh quang. Hiệu suất năng lượng
TCVN 8248:2009 Ba lát điện từ dùng cho bóng đèn huỳnh quang. Hiệu suất năng lượng
TCVN 8249:2009 Bóng đèn huỳnh quang dạng ống. Hiệu suất năng lượng
TCVN 8250:2009 Bóng đèn sodium cao áp. Hiệu suất năng lượng
Theo bảng số liệu về hệ thống tiêu chuẩn cho các thiết bị chiếu sáng ta thấy rằng Việt Nam chưa hề có bộ tiêu chuẩn cho đo kiểm hay quy chuẩn cho các thiết bị chiếu sáng sử dụng LED. Có thể nói, đây là một thiếu xót rất lớn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm người dân sử dụng, cũng như nền sản xuất sẽ tạo nhiều bất cập trong nền công nghiệp sản xuất và thị trường thiết bị chiếu sáng LED sau này.
2.4.1. Tiêu chuẩn chiếu sáng dân dụng
Quy chuẩn xây dựng Việt Nam các công trình xây dựng sử dụng năng lượng có hiệu quả: QCXDVN 09: 2005 của Bộ Xây Dựng.
2.4.2. Tiêu chuẩn chiếu sáng công cộng
Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam các công trình xây dựng sử dụng năng lượng có hiệu quả: TCXDVN 16: 1986 của Bộ Xây Dựng.
2.4.3. Tiêu chuẩn chiếu sáng học đường
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7114-1: 2008. ISO 8995-1:2002. 1. Độ rọi trung bình trên bảng: Ebảng 300 lux
2. Độ rọi trung bình trong lớp học (trên bàn học sinh): Ebàn 300 lux 3. Mức độ chói loá trong lớp: Hạn chế tối đa
4. Độ đồng đều của ánh sáng: trên bàn: U > 0,7; trên bảng: U > 0,6
5. Hiện tượng nhấp nháy ánh sáng: Hầu như không tồn tại (Sử dụng chấn lưu điện tử làm việc ở tần số (20 - 30) kHz)
6. Chỉ số hoàn mầu của ánh sáng: Ra 0.85 (Sử dụng bóng đèn huỳnh quang T8 bột huỳnh quang 3 phổ 100%)
7. Màu sắc ánh sáng: Trắng dịu (nhiệt độ màu của nguồn sáng 5500K hoặc 6500K)
2.4.4. Các Phòng thí nghiệm đo lường quang học
Hình 2.7. Phòng thí nghiệm quang học đại học Duy Tân – Đà Nẵng. Công ty bóng đèn Điện Quang chi nhánh Đồng An – Bình Dương. Công ty bóng đèn Điện Quang chi nhánh Đồng An – Bình Dương.
Hình 2.8. Công ty bóng đèn Điện Quang chi nhánh Đồng An – Bình Dương.
2.4.5. Cơ quan chức năng về đo lường quang học
1. Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quân đội Nhân dân Việt Nam. 2. Chi cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng tỉnh Quảng Bình.
3. Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng tỉnh Quảng Nam
2.5.1. Phòng thí nghiệm công nghệ bán dẫn, Trung tâm nghiên cứu triển khai, Khu Công Nghệ Cao Thành phố Hồ Chí Minh. Khu Công Nghệ Cao Thành phố Hồ Chí Minh.
Trung Tâm Nghiên Cứu Triển Khai Khu Công Nghệ Cao (R&D-SHTP) hoạt động dưới hình thức mở. Có thể hợp tác với tất cả các tổ chức và nhà nghiên cứu thuộc chính phủ, trường đại học, viện nghiên cứu và các công ty tại Việt Nam cũng như các quốc gia khác trên thế giới.
Phòng Thí Nghiệm Bán Dẫn tại Trung Tâm Nghiên Cứu Triển Khai Khu Công Nghệ Cao có các thiết bị như:
- Quang khắc (máy đồng chỉnh mặt nạ wafer (Mask Aligner), máy tráng quay chất cảm quang (Resist Spinner), Wafer Track, Máy khắc ion phản ứng sâu (DRIE). - Các thiết bị tạo màng: hệ thống phún xạ (Sputtering), hệ thống bốc bay bằng chùm điện tử (E-Beam Evaporator), hệ thống lắng đọng hóa học pha hơi sử dụng vật liệu cơ kim (MOCVD), hệ thống lắng đọng hóa học pha hơi sử dụng Plasma tăng cường (PECVD (SiOx, Si3N4), lò khuếch tán.
- Wet Benches (rửa wafer, ăn mòn kim loại).
- Máy cắt rời Die (Die cutter), máy hàn dây (wire bonder), máy nung đế phẳng (hot plates), lò nung (ovens), …
- Các thiết bị đo lường màng mỏng (máy đo biên dạng (Profilometer), phát huỳnh quang (PL), nhiễu xạ tia X (XRD)).
- Các thiết đị đo lường đặc tính điện (máy đo Hall (Hall Measurement), đặc trưng I-V (Probe Station), đo điện trở bề mặt (Four-Point Probe)).
- Phần mềm mô phỏng (TCAD), phần mềm mô hình hóa phân tử. Các thiết bị chuyên đo lường:
- Nhiễu xạ tia X (XRD).
- Kính hiển vi quét điện tử (SEM).
- Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), kính hiển vi quét xuyên hầm (STM). - Máy cộng hưởng từ hạt nhân (Photon NMR).
- Máy quang phổ hồng ngoại dùng thuật toán biến đổi Fourier (FTIR). Hướng nghiên cứu:
- Đèn LED phát tia tử ngoại dùng để khử trùng trong các tủ lạnh, thiết bị y tế, lọc nước.
- Thiết kế, chế tạo Bio-chip theo nguyên lý hệ vi cân tinh thể thạch anh (QCM), dùng làm bio-sensor phát hiện các tác nhân sinh học như vi khuẩn, virus, DNA, ... tác nhân hóa chất, …
Các dự án đang thực hiện:
- Chíp cảm biến sinh học (Bio-chip) hợp tác với IC-DREC, ĐHQG TP.HCM - Chip cảm biến áp suất (Pressure sensor) hợp tác với IC-DREC, ĐHQG TP.HCM - Nghiên cứu, chế tạo chip Laser phát tia UV, hợp tác với Khoa Điện tử-Viễn thông – ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM.
- Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm Polymer nano composite.
2.5.2. Bộ môn Vật lý ứng dụng, Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học hoc học tự nhiên. hoc học tự nhiên.
Tổng quan:
Hiện nay, bộ môn phụ trách giảng dạy chương trình đại học và sau đại học: 2 chương trình cao học (ngành Quang - Quang Phổ và ngành Vật Lý Điện Tử và Viễn Thông) và 1 chương trình NCS: Quang - Quang Phổ.
Đào tạo:
Hiện tại, bộ môn là nơi đào tạo đại học và sau đại học (gồm cao học và tiến sĩ) chuyên ngành, nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ chất lượng cao trong các lãnh vực Quang - Quang phổ, laser, vật lý màng mỏng và công nghệ nano.
Nghiên cứu:
Màng mỏng nano: Chế tạo và nghiên cứu tính chất của các loại màng có nhiều ứng dụng trong thực tế như màng TiO2, TiN, WO3, ZnO, SnO2… để chế tạo LED cực tím, màng quang xúc tác để diệt khuẩn, cũng như các loại màng cơ học để tăng độ bền cho các công cụ cơ khí, màng quang học, màng nhạy khí, v.v…
Công nghệ nano: Chế tạo chấm lượng tử CdS, CdSe, các cảm biến nano sinh học để ứng dụng trong y học, v.v….
Quang phi tuyến : Chế tạo tinh thể KDP hiệu suất quang phi tuyến cao bằng phương pháp pha tạp, sử dụng phương pháp Zcan để nghiên cứu các tính chất quang phi
tuyến bậc III trong chất hữu cơ, sử dụng tương tác giữa laser và chất hữu cơ cho các ứng dụng trong khoa học pháp y, tìm kiếm các loại vật liệu hữu cơ có độ cảm phi