ung dung den led

Ðèn LED sẽ thay thế dần đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ 70 đến 80% so với loại đèn thông thường; tuổi thọ cao nếu thắp đè

đề xuất đề tài khoa học và công nghệ cấp trờng

1.Tờn đề tài:Ứng dụng của đốn led trong cuộc sống

2.Lĩnh vực nghiờn cứu:kĩ thuật

3.Tớnh cấp thiết:

Hiợ̀n nay, tình trạng thiờ́u điợ̀n khụng chỉ riờng Viợ̀t Nam mà còn là vṍn đề của bṍt cứ quốc gia nào Để tiờ́t kiợ̀m điợ̀n, mụ̃i quốc gia đều đưa ra những phương án như: cắt điợ̀n, giảm điợ̀n chiờ́u sáng dưới mức cõ̀n thiờ́t nhưng tṍt cả các biợ̀n pháp này đều chỉ giảm thiểu được trước mắt một lượng nhỏ điợ̀n nhưng lại làm ảnh hưởng đờ́n nhiều vṍn đề như giao thụng, an ninh, giáo dục

Theo báo cáo của cơ quan năng lượng quốc tờ́ IEA năm 2006: để cú điợ̀n thắp sáng như hiợ̀n nay trờn toàn thờ́ giới mụ̃i năm phải thải ra 1900 nghìn tỷ tṍn khớ CO2,

ba lõ̀n lớn hơn lượng khớ CO2 do máy bay trờn toàn thờ́ giới thải ra, bằng 70% lượng khớ CO2 do tòan bộ xe ụ tụ thải ra trong 1 năm.Vậy hướng giải quyờ́t quan trọng trong viợ̀c tiờ́t kiợ̀m điợ̀n năng tiờu thụ và giảm khớ thải CO2 nhưng kờ́t quả chiờ́u sáng khụng giảm Đú là sử dụng đốn led

4 Mục tiờu:

- Tiờ́t kiợ̀m điờn năng

- Giảm lương khớ CO2

- Khụng giảm hiợ̀u quả chiờ́u sáng

- Làm cho cuộc sống nhiều màu sắc hơn

- Áp dụng đốn led trong mọi lớnh vực như: trong cụng nghợ̀

ễ tụ, giao thụng,…

- Đưa nhõn loại sang một kỷ nguyờn mới, kỷ nguyờn của đốn Led thụng minh

5 Nội dung chính:

- Quá trình phát triển của đèn led:

Cách đây 12 năm, đèn LED quả là không tưởng cho tới khi khoa học công nghệ xuất hiện Nó đã giải quyết mọi khó khăn còn vướng mắc Kể từ đó, đèn LED đã tạo nên cuộc cách mạng nhanh chóng Chúng hiện đang được lắp đặt trong rất nhiều thiết

bị, bao gồm cả hệ thống chiếu sáng của bể bơi, đèn đọc v.v

Đèn LED đã có mặt từ những thập niên 60, nhưng mà hầu hết chỉ dùng hiển thị thời gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi hình

Một thời gian dài, đèn LED đã không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng Đến năm

1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật Bản cho ra đời loại đèn LED xanh dương, là

sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng trắng Sự kiện này đã

mở ra một

lĩnh vực mới về công nghệ LED

Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất và tuổi thọ, giống như bộ xử lý của máy tính, phát triển ngày càng nhanh và giá thành ngày càng giảm theo thời gian

- Đặc điểm của đen led:

Ðèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn Hiện tại, đèn LED cho ánh sáng trắng có tuổi thọ tới 50 nghìn giờ sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60 W thông thường Ðèn LED sẽ thay thế dần đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ 70 đến 80% so với loại đèn thông thường; tuổi thọ cao (nếu thắp đèn LED mười giờ mỗi ngày thì 23 năm sau mới phải thay bóng); kích cỡ nhỏ; nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể; hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp; sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ; không gây ô nhiễm môi trường vì không sinh ra tia cực tím, không có thủy ngân Tùy chất liệu của p và n, đèn LED có thể phát ra ánh sáng có màu khác nhau, từ xanh lá cây, đỏ, đến trắng

- Cấu tạo của đen led:

Cấu tạo cơ bản của đèn LED là hai lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau

Các bộ đèn led có cấu tạo từ các bóng led nhỏ, các bóng led liên kết với nhau qua một bo mạch điện tử (bo mạch có chức năng trung gian cung cấp nguồn và tín hiệu điều khiển cho bóng led) Bóng led thông thường có 2 loại :Mini Power Led : Công suất nhỏ hơn 0.5W Thông thường sử dụng Mini Power Led cho các bộ đèn có kích thước nhỏ, có thể ứng dụng trong các khe hoặc không gian nhỏ hẹp, không phải lo về vấn đề nhiệt độ làm nóng xung quanh Ngược lại, High Power Led được sử dụng cho các bộ đèn có công suất lớn Các bộ đèn này cần có kết cấu tản nhiệt tốt (thường bằng nhôm đúc ép) vì bóng High Power Led rất nóng Bộ đèn không tỏa được nhiệt sẽ dẫn đến làm giảm quang thông (độ sáng) của bóng led và làm nhanh hư mạch điều khiển của bóng led

- Ứng dụng của đèn led:

ánh sáng lớn, độ bền cao và ít tiêu tốn điện năng, Led được ứng dụng rộng rãi trên các lĩnh vực: bảng quảng cáo ngoài trời , bảng quảng báo, đồng hồ cỡ lớn đặt tại các biển quảng cáo tấm lớn trên đường cao tốc, hệ thống đèn giao thông, biển chỉ dẫn, và các sản phẩm khác như bảng chạy chữ điện tử, bảng hệ thống giờ, Bảng tỷ giá, bảng chứng khoán, hệ thống xếp hàng tự động… Một số bảng hiệu của thương hiệu nổi tiếng đã được ứng dụng sản phẩm Led: Sacombank, Sơn Collection, bảng hiệu Mì Hàn Quốc, Happy Cook , Sam Sung…

Việc sử dụng rộng rãi thiết bị chiếu sáng bằng loại đèn này có thể giúp chúng ta tiết kiệm đuợc nhiều năng lượng

Hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng 6 năm

Điểm hấp dẫn ở loại đèn này là nó có thể sử dụng để lắp đặt ở những nơi khó thay lắp chẳng hạn như bên ngoài toà nhà, bể bơi v.v với nhiều mầu sắc phong phú

như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, mầu hổ phách thay vì phải sử dụng bóng đèn thông thường

Ở Việt Nam, một trong những đơn vị đi đầu việc ứng dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng để phục vụ cho quảng cáo, chiếu sáng đô thị là Công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Ðỉnh Ðiển hình là việc lắp đặt hệ thống đèn LED tại cầu sông Hàn (27-3-2009) và Thuận Phước (TP Ðà Nẵng )

Trong đêm nhìn cầu Thuận Phước được chiếu sáng, thông qua hiệu ứng ánh sáng của đèn LED theo một chương trình phần mềm viết sẵn, có cảm giác như đang xem một màn phun nước với đủ loại sắc mầu Ðây là công nghệ lần đầu được ứng dụng trong chiếu sáng công trình công cộng ở Việt Nam

Đèn LED thay thế đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, kích cỡ nhỏ, nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể, hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, không sử dụng thủy ngân giống như các loại bóng huỳnh quang thông thường

Ánh sáng phát của đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó Ví dụ như đèn LED màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như nhôm, gali, a-xen Đèn LED màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp photphorơ màu vàng bên ngoài đèn LED xanh da trời

Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất nhiều (gần như không đáng kể) so với các loại bóng đèn thông thường hiện nay, đó cũng chính là một trong những lý do khiến đèn LED tiết kiệm điện năng hơn các loại bóng đèn khác

Cũng giống như tất cả các loại bóng đèn khác, hiệu năng của đèn LED được đo bằng công thức lumen/Watt Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu năng vào khoảng 25-44 lumens/watt trong khi đó loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu năng tốt hơn 47-64 lumens/watt, còn loại bóng đèn huỳnh quang thông thường được sử dụng trong các gia đình có hiệu năng thấp hơn với 10-18 lumens/watt

Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc và bộ điều khiển đi kèm

Bên cạnh đó đèn LED còn có những ưu điểm khác như khi hoạt động không sinh ra các tia hồng ngoại hay tia cực tím Những ưu điểm của loại đèn này là không thể phủ nhận, những thiết kế với nhiều phong cách khác nhau đã và đang biến đèn LED trở thành một thiết bị chiếu sáng đáng được lựa chọn cho không gian sống của mỗi gia đình và các công trình xây dựng

- Nhu vậy so với các đèn khác thi đèn led vượt trội hơn hẳn:

+ Đèn sợi đốt

Loại đèn này ra đời đã gần 200 năm Trong bóng thủy tinh đã hút chân không có sợi dây vonfram rất mảnh, thường gọi là sợi tóc Khi có dòng điện chạy qua, sợi tóc nóng lên đến gần 30000C, phát sáng

Loại đèn này dễ chế tạo, giá rẻ điện áp có thấp thì chỉ bớt sáng Nhưng hơn 95% năng lượng điện tiêu thụ là để tỏa ra nhiệt, phần biến ra ánh sáng nhìn thấy chưa đầy 5 phần trăm

Khi nóng, vonfram bị bốc hơi, nhỏ đi điện trở tăng lên, lại càng nóng hơn và dễ dẫn đến đứt Tuổi thọ đèn này cỡ 1000 giờ

+ Đèn halogen:

Loại đèn này thực chất là đèn sợt đốt nhưng làm bằng thủy tinh chịu nhiệt hay thạch anh trong có khí thuộc họ halogen Khi dây vônfram bị đốt nóng bay hơi, hơi vônfram lại quay lại bám vào dây, chỗ nào dây nhỏ, nóng thì hơi vônfram lại bám vào nhiều hơn Nhờ đó bóng có thể làm nhỏ và dây tóc làm việc ở nhiệt độ cao, ánh sáng phát ra mạnh, có khi đến 9% năng lượng điện tiêu thụ biến ra ánh sáng Tuổi thọ của đèn có thể đến 2000 giờ

Một bóng đèn halogen 60W có độ sáng tương đương với bóng đèn sợi đốt thường 100W Bóng thường được dùng ở đèn trước của ôtô, đèn chiếu

Bóng đèn rất nóng, cấu tạo phức tạp, vật liệu cao cấp hơn so với bóng đèn sợi đốt thường, giá thành cao

+ Đèn hơi natri:

Là loại đèn phát sáng nhờ hiện tượng phóng điện trong chất khí Có hai loại: đèn áp suất thấp và đèn áp suất cao

- Đèn hơi natri áp suất thấp (đèn thấp áp)

Gồm bóng thủy tinh ở bên ngoài, mặt trong của bóng thủy tinh này có phủ một lớp oxyt inđi Lớp này ngăn cản làm cho tia hồng ngoại (nhiệt) phản xạ lại còn ánh sáng nhìn thấy thì xuyên qua dễ dàng Bên trong bóng thủy tinh có một ống hình chữ

U có hai điện cực và nạp khí trơ như neon, argom và một ít natri Tạo điện khí kích thích cho hỗn hợp khí trong ống chữ U phóng điện ban đầu chỉ phát ra ánh sáng màu hồng, hỗn hợp khí hơi bị nóng lên làm cho natri biến thành hơi natri Hơi natri này bị phóng điện kích thích phát ra ánh sáng màu vàng Nhờ lớp oxyt inđi nên nhiệt không tỏa ra ngoài mà quay lại làm cho hơi natri dễ phát sáng hơn Nhờ đó đèn natri có độ phát sáng cao tuổi thọ đến 18.000 giờ

Đèn natri cho ánh sáng màu vàng thích hợp cho việc làm đèn đường chiếu sáng công cộng, vì màu vàng là màu mắt nhạy cảm nhất

- Đèn hơi natri áp suất cao (đèn cao áp)

Đèn gồm có ống thạch anh nhỏ, có hai điện cực ở hai đầu, bên trong có hỗn hợp thủy ngân và natri Khi tạo ra phóng điện giữa hai cực, nhiệt độ trong ống tăng lên dần làm cho điện trở của ống khí giữa hai cực giảm, dòng điện qua ống lại tăng, nhiệt độ trong ống lại tăng thêm nữa Nhờ bố trí chấn lưu nên dòng điện trong ống chỉ tăng đến một mức giới hạn đủ để áp suất hơi trong ống khá cao, ánh sáng phát ra khá mạnh Sự phóng điện của hỗn hợp thủy ngân và natri ở áp suất cao cho ra ánh sáng vàng xanh thích hợp cho chiếu sáng quãng trường, đường xá ở thành phố

Đèn cao áp có cấu tạo phức tạp, giá tiền cao nhưng rất sáng và tuổi thọ bền, cỡ 20.000 giờ

+ Đèn huỳnh quang:

Đèn bắt đầu được dùng từ những năm 1940

Thường gọi là đèn ống vì có cấu tạo là một ống thủy tinh hàn kín, hai đầu có điện cực và trong ống có khí trơ neon và vài giọt thủy ngân Bên trong thành ống thủy tinh

có phủ một lớp mỏng bột chất huỳnh quang Nhờ hai bộ phận bên ngòai là tắcte và chấn lưu, có thể mồi cho ống khí neon phóng điện kéo theo thủy ngân bay hơi lên, tia

tử ngoại phát ra Tia tử ngoại này kích thích bột huỳnh quang ở thành ống phát ra ánh sáng nhìn thấy Màu sắc của đèn huỳnh quang phụ thuộc chất lượng của bột huỳnh quang

Theo cơ chế này nên đèn huỳnh quang rất ít toả nhiệt, khoảng từ 15 - 25% năng lượng điện tiêu thụ được biến thành ánh sáng, tuổi thọ có thể đến 10.000 giờ

Đèn huỳnh quang có nhược điểm là cồng kềnh, cơ chế mồi cho phóng điện phức tạp, không tăng giảm độ sáng được và tắt mở nhiều lần thì đèn chóng hỏng

+ Đèn compắc:

Về bản chất, đèn compăc là đèn huỳnh quang cải tiến Về hình dạng người ta không làm thành ống dài mà làm gọn lại, hình chữ U hoặc hình xoắn, có đui cài hoặc đui xoáy như ở bóng đèn sợi đốt Loại mới, phổ biến hiện nay thì tắcte và chấn lưu được thay bằng bộ mồi điện tử, gọn nhẹ để gọn vào trong đui đèn Cải tiến cơ bản ở đèn compăc là chất liệu ở lớp huỳnh quanh phủ ở bên trong đui đèn Không những chất liệu phát sáng cao hơn nhưng lại phủ thành nhiều lớp tận dụng được nhiều hơn tia

tử ngoại Một đèn compăc 11W sáng bằng đèn sợi đốt 60W, tuổi thọ cỡ 10.000 giờ

Ưu việt của đèn compăc rất rõ nên đã hàng chục năm nay trên thế giới đã có phong trào kêu gọi tiết kiệm điện bằng cách dùng đèn compăc Tuy nhiên đèn compăc

có một số nhược điểm: cần điện thế cao để mồi cho phóng điện phát sáng, thời gian từ tắt chuyển sang bật sáng lâu, không thích hợp cho việc thay đổi đóng ngắt nhiều lần Trong đèn huỳnh quang cũng như đèn compăc luôn có thuỷ ngân, tuy ít nhưng là chất dễ bay hơi, rất độc hại, dễ phân tán vào môi trường gây ô nhiễm đường hô hấp Ở

các nước tiên tiến có yêu cầu nhà máy làm đèn huỳnh quang, đèn compăc phải thu hồi sản phẩm đèn hỏng để tái chế, chủ yếu là thu lại thuỷ ngân không để phân tán

Các loại đèn chiếu sáng trình bày ở trên mỗi loại đèn có ưu nhược điểm riêng Hiểu biết được nguyên lý hoạt động ta dễ dàng phân tích, so sánh phạm vi ứng dụng của từng loại đèn

Tuy nhiên, có thể nói trong sử dụng đại trà đèn sợi đốt có nhiều nhược điểm nhất và đèn compăc có ưu điểm nhất Chính phủ Úc đã quyết định đến năm 2010 sẽ không dùng bóng đèn sợi đốt để thắp sáng nữa

+ Đen led:

Đối với đèn màu, ưu việt nhất của đèn LED là trực tiếp cho được màu mong muốn, không cần lọc, rất tiết kiệm điện Thí dụ trước đây đèn xanh, đèn đỏ, đèn vàng

ở nút giao thông bên trong là một bóng đèn sợi đốt cỡ 140W, bên ngoài là một cái hộp kín có khoét lỗ tròn đặt kính lọc màu Bây giờ thay bằng cách các đèn LED trực tiếp cho ra màu xanh, màu đỏ, màu vàng công suất chỉ 14W, nghĩa là chỉ bằng 1/10 công suất của đèn sợi đốt Đèn LED lại dễ dàng bật tắt nhanh, nhiều lần không chậm chạp và mau hỏng như đèn compăc Các loại đèn hậu, đèn xi nhan của xe ô tô ở Châu Âu hiện nay trên 80% là dùng đèn LED, rất tiết kiệm xăng, hầu như không phải thay đèn,

cả đời xe chỉ dùng một đời đèn Tương tự, trang trí ở các show - room người ta dùng đèn LED màu sắc rực rỡ hơn, rất ít tốn điện hơn và đặc biệt là không nóng Không nhưng tiết kiệm điện năng mà còn Giảm lượng khí thải CO2, tối thiểu hoá lượng rác thải ra môi trường do đèn LED có tuổi thọ rất cao và không sử dụng thuỷ ngân Giảm nguy cơ cháy nổ, nâng cao hiệu suất làm việc của điều hoà không khí do đèn LED phát nhiệt rất thấp trong quá trình làm việc Tối thiểu hoá tia cực tím và bức xạ hồng ngoại, không nhấp nháy,không gây nhức mỏi mắt

6 Sản phẩm và kết quả dự kiến

-Sán phẩm dự kiến:

trong tương lai không xa cúng ta sẽ đưa đèn led sử dụng trong mọi lĩnh vực như: thay thế các đèn sợi đốt, haloger,… bằng đèn led Và mục tiêu này chung có thể đạt được trong tương lai không xa

7 Hiệu quả dự kiến:

- Nếu chúng ta đã đat đươc mục tiêu đó thi sẽ hiệu quả sẽ mang lai cho chúng ta là vô cùng to lớn Như (tiết kiệm ddược một nguồn năng lượng rât lớn, giảm thiểu chi phí, giảm bơt cac khí độc thải ra môi trường như CO2, làm cho xã hội văn minh hơn, làm cho cuộc sống trở nên muôn màu

8 Nhu cầu kinh phí dự kiến:

để đưa đèn led đưa vào sử dụng trong mọi lính vực và thay thế tât cả các loai đèn nhu dự kiến cần phải có kinh phí: môt trăm tỷ đồng

9 Thời gian nghiên cứu dự kiến:10 năm

Ngày 04 tháng 12 năm 2014

Đơn vị / Cá nhân đề xuất