Đèn tuýp LED, sự thay đổi hoàn hảo

Từ khi được kỹ sư người Mỹ Peter Cooper Hewitt sáng chế vào năm 1902 và được phổ biến từ 1939 đến nay, đèn huỳnh quang được cải tiến để sử dụng rộng rãi từ gia đình cho đến các cửa hàng, văn phòng, đường phố… với vô số kiểu dáng, màu sắc, kích thước, công suất tùy theo công dụng của chúng.  Đèn huỳnh quang được sử dụng rộng rãi vì sự tiện lợi và giá cả hợp túi tiền. Tuy nhiên, nhiều người chưa biết về những nhược điểm khi sử dụng đèn tuýp thông thường.

 
Đèn huỳnh quang phát sáng như thế nào?

Đèn huỳnh quang có cấu tạo gồm hai bộ phận chính đó là ống tuýp đèn và hai điện cực ở hai đầu. Cơ chế phát sáng của đèn huỳnh quang khá phức tạp điễn ra bên trong ống thủy tinh hình trụ bịt kín. Ống được hút chân không, bên trong có một chút thủy ngân và được bơm đầy khí trơ, thường là khí argon hay neon. Mặt bên trong ống được tráng một lớp lớp huỳnh quang tức là bột phốt pho. Ống có hai điện cực ở hai đầu, được nối với mạch điện xoay chiều.

Khi ta bật công tắc đèn sẽ xảy ra hiện tượng hồ quang điện tức là sự phóng điện trong khí trơ để kích thích tạo ra ánh sáng. Hiện tượng này như sau: Khi dòng điện đi vào và gây ra một hiệu điện thế lớn giữa các điện cực thì các dây tóc trên các đầu điện cực nóng lên, phát xạ ra các hạt electron di chuyển trong ống với vận tốc cao từ đầu này đến đầu kia. Trên đường vận động, chúng va chạm vào các phân tử khí trơ làm phóng ra nhiều các hạt ion hơn.

Quá trình này tỏa nhiệt sẽ làm thủy ngân trong ống hóa hơi. Khi các electron và ion di chuyển trong ống, chúng sẽ va chạm vào các nguyên tử khí thủy ngân. Những va chạm này sẽ làm các nguyên tử thủy ngân phát xạ ra các photon ánh sáng cực tím tức là các tia tử ngoại mà mắt thường không thấy được. Do đó, loại ánh sáng này cần phải được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy để thắp sáng bóng đèn và đây chính là nhiệm vụ của lớp huỳnh quang trong ống.

Khi những tia cực tím này va chạm vào mặt trong bóng đèn, nó sẽ làm cho các nguyên tử phốt pho giải phóng ra các hạt photon dạng tia hồng ngoại với ánh sáng trắng mắt thường có thể thấy được mà không sinh ra nhiệt lượng lớn. Các nhà sản xuất có thể thay đổi màu sắc của ánh sáng bằng cách sử dụng các hợp chất huỳnh quang khác nhau.

Nhược điểm của đèn huỳnh quang

1.      Đèn huỳnh quang phát ra tia cực tím có hại cho mắt nếu sử dụngt hường xuyên.

2.      Trong ống đèn huỳnh quang có chưa thủy ngân, nếu bóng đèn vỡ có thể gây ngộ độc thủy ngân cho môi trường xung quanh.

3.      Phổ ánh sáng không liên tục khi nguồn điện không ổn định. Do vậy, ánh sáng đèn huỳnh quang thay đổi tức thời dưới tác động của dòng điện.

4.      Độ sáng giảm theo thời gian sử dụng, tuổi thọ của bóng thấp.

Đèn tuýp LED, sự thay thế hoàn hảo

Các nhà sản xuất đèn LED đã chế tạo ra mẫu đèn thay thế cho đèn huỳnh quang, đó là 1 thanh kim lại trên đó có gắn các mắt đèn LED được cho vào một ống plastic với kích cỡ T5, T8, T10 chiều dài 0,6m và 1,2m giống hệt ống đèn huỳnh quang.

Hai đầu của đèn tuýp LED cũng có 2 chân kim gắn vảo máng đèn tuýp thông thường. Khi lắp đặt, chúng ta chỉ việc bỏ toàn bộ chấn lưu và tắc te của máng đèn tuýp huỳnh quang, nối 2 đầu dây của dòng điện AC220 vào 2 đầu bóng đèn là đèn có thể hoạt động bình thường.

Ưu điểm của đèn tuýp LED

1.      Tiết kiệm năng lượng (Công suất từ 12-21w tương đương với bóng huỳnh quang 40-60w)

2.      Tuổi thọ cao (>50.000 h chiếu sáng)

3.      Ánh sáng liên tục, không bị ảnh hưởng của điện thế. Không gây hại mắt, không phát ra tia tử ngoại.

4.      Không gây độc cho môi trường xung quanh.

5.      Dễ lắp đặt và thay thế

Đèn LED trong chiếu sáng hiện đại

Sử dụng đèn LED - đi ốt phát quang chiếu sáng đang được ưu chuộng trong trang trí nội thất.

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.

Đèn LED có khá nhiều màu sắc như màu đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách… dễ dàng đáp ứng các nhu cầu về chiếu sáng. 

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 ngòai đèn LED xanh da trời.

Một bóng đèn LED công suất lớn có thể sản sinh ra lượng ánh sáng là 80 lumen (đơn vị quang thông), trong khi đó một bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn có công suất 60W có thể cung cấp lượng ánh sáng là 900 lumen. Điều đó có nghĩa là một bóng đèn LED công suất lớn chỉ có thể cung cấp lượng ánh sáng bằng 1/11 so với một bóng đèn sợi đốt 60W. Để có thể cung cấp đủ ánh sáng người ta phải sản xuất những cụm đèn LED, tuy nhiên thì tương lai vẫn thuộc về đèn LED khi mà những cải tiến đã nâng gấp đôi công suất chiếu sáng của loại đèn này trong 2 năm trở lại đây. 

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 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 khỏang 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.
Nguyên tắc hoạt động khác với các loại đèn sợi đốt hay đèn huỳnh quang khiến cho tuổi thọ của đèn LED cao hơn. Trong điều kiện phòng thí nghiệm tuổi thọ trung bình của một bóng đèn LED có thể đạt tới 100.000 giờ họat động và trong điều kiện thực tế cũng đạt tới con số đáng khâm phục là 60.000 giờ chiếu sáng.

Hiện đã có những cải tiến đáng kể về công nghệ sản xuất đèn LED mà tiêu biểu là sự ra đời của OLED – đi ốt phát sáng hữu cơ, loại đèn LED có chứa các bon này thậm chí còn tiêu thụ điện năng ít hơn loại đèn LED đang phổ biến hiện nay. OLED được sử dụng làm “nguồn sáng toả” - tia sáng từ một điểm toả đến mọi phương với cường độ giảm theo khoảng cách.

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 thiểt bị chiếu sáng đáng được lựa chọn cho không gian sống của mỗi gia đình.

20 ý tưởng Đèn đường Led thân thiện với môi trường

Sự gia tăng nhu cầu về năng lượng và suy giảm các nguồn cung cấp đã làm cho các nhà sản xuất và các nhà thiết kế đèn đường đưa ra giải pháp thay thế bền vững, giúp tiết kiệm năng lượng hoặc chạy trên các nguồn năng lượng có thể tái tạo được.

Các nhà thiết kế đang nghĩ đến các giải pháp chiếu sáng tốt hơn cho tương lai và ngày càng có nhiều nhà sản xuất đèn đường năng lượng mặt trời. Chính những điều này đã làm cho ngành công nghiệp chiếu sáng đường phố có nhiều sự thay đổi.

Xu hướng chung  của các mẫu thiết kế đều hướng về tiêu chí “xanh”, dưới đây là 20 mẫu đèn đường được đánh giá là bền vững, có thể làm cho đường phố xanh và an toàn hơn.

1. Đèn đường năng lượng mặt trời vô hình

Thiết kế bởi Johgoh Lee, các đèn đường vô hình chạy bằng năng lượng mặt trời được tạo dáng giống như những chiếc lá và có thể được ẩn trong các loài thực vật tự nhiên ở hai bên của đường phố.

Chiếu sáng vào ban đêm

2. Đèn đường Prisma

Các đèn đường Prisma của nhà thiết kế Agustin Otegui, bao gồm ba chùm ánh sáng chiếu theo những hướng khác nhau. Ánh sáng với cường độ màu sắc khác nhau có thể được bức xạ từ mặt cầu LED.

Năng lượng mặt trời trên mặt đèn sạc trong ngày và đủ để cung cấp ánh sáng vào ban đêm.

3. Cây mặt trời

Ý tưởng của nhóm thiết kế Vinaccia Integral Design, đây là một hệ thống chiếu sáng đường phố sáng tạo mà được chạy bằng năng lượng mặt trời tái tạo.

Các cấu trúc hình cây có sáu nhánh, mỗi nhánh trong số đó được trang bị pin mặt trời, có thể sinh ra năng lượng điện sạch lên đến 100W. Năng lượng lưu trữ của cây để cung cấp cho một đèn LED 48W (có độ sáng tương đương một bóng đèn halogen thông thường 400W).

4. Đèn năng lượng mặt trời Gotham

3XN vừa thiết kế bộ đèn LED cho Trung tâm Bella tại Copenhagen. Loại đèn này thu năng lượng mặt trời bằng các module PV. Theo tính toán, các module này tạo ra năng lượng nhiều hơn mức yêu cầu tiêu thụ của bóng đèn.

5. Đèn lồng LED dùng năng lượng mặt trời

Thiết kế bởi Vinaccia Integral Design, các đèn LED Lantern giúp chiếu sáng đường phố với năng lượng tái tạo.

Chúng được làm thủ công bằng vật liệu nhôm với các tấm pin mặt trời silicon monocrystalline, có thể tạo ra tới 100W năng lượng xanh. Năng lượng này được lưu trữ trong pin. Khi trời tối, pin sẽ cung cấp cho đèn LED năng lượng để hoạt động.  Đèn LED có công suất 48W, chiếu sáng như một bóng đèn halogen 500W.

6. Luceplan Sky

Đèn Luceplan Sky được thiết kế bởi Alfredo Häberli, dựa vào năng lượng của mặt trời để chiếu sáng các đường phố khi trời tối. Các tấm PV (nằm trên đỉnh của đèn) có tác dụng sạc pin trong thời gian ban ngày, rồi tích điện và chiếu sáng vào ban đêm bằng đèn LED.

7. Cây mặt trời của Ross Lovegrove 

Nhà thiết kế người Anh Ross Lovegrove đã thiết kế các cây mặt trời, một hệ thống chiếu sáng đường phố sáng tạo dựa vào năng lượng tái tạo. Sự kết hợp tuyệt vời giữa nghệ thuật và công nghệ. Các ống uốn dẻo của cây mặt trời này tạo ra sự mềm mại cho sản phẩm.

8. Đèn Embryo

Nhà thiết kế Harsha Vardhan đã đưa ra ý tưởng vừa thiết thực, vừa hiệu quả này. Cảm hứng từ một mầm sống, đèn Embryo (phôi) không chỉ tạo ra điện để chiếu sáng mà năng lượng này còn được dùng vào việc khác.

Các tế bào quang điện ở đỉnh đèn hấp thụ năng lượng mặt trời, cộng thêm 1 tua bin gió ngay giữa thân đèn đã tạo ra một nguồn điện năng khá dồi dào.

9. Đèn đường LED dùng năng lượng mặt trời của Sharp 

Sharp LN-LW3A1 là một đèn đường LED sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với một cảm biến địa chấn dùng để dự báo động đất. Vòng đời của đèn này là 10 năm và không cần bảo trì. Đây chắc chắn sẽ là một loại đèn góp phần làm “xanh” thêm đô thị của chúng ta trong tương lai.

10.  Đèn Cú đêm

Nhà thiết kế công nghiệp Edan Kurzwell vừa mới phát triển ý tưởng “đèn Cú đêm” – một hệ thống chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời.

Tấm phim lớn làm bằng các sợi polyme linh hoạt nằm ở trên đỉnh đèn có tác dụng thu năng lượng mặt trời, rồi sạc vào pin để cung cấp cho cụm đèn LED.

Năng lượng do đèn tạo ra sẽ được hòa vào hệ thống điện của thành phố, khi đèn không sử dụng hết thì năng lượng này sẽ bổ sung thêm vào hệ thống chung. Nhưng vào những ngày không có mặt trời chiếu sáng, hay những ngày mùa đông kéo dài, chính hệ thống điện của thành phố sẽ lại cung cấp năng lượng để duy trì hoạt động của đèn.

11. Đèn Hải Âu

Đèn Hải Âu sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió. 2 tấm pin lớn trên đỉnh đèn thu năng lượng mặt trời, còn thân đèn chính là một tua- bin thu năng lượng gió. Pin dự trữ năng lượng được đặt ở dưới đáy của cột đèn.

12. Chiếc ô phát sáng

SonUmbra được Loop.PH thiết kế như là một hệ thống tương tác năng lượng mặt trời độc đáo theo dạng cây phát sáng. Cấu trúc đi kèm với sợi vải dệt thoi phát sáng vào trong một mạng lưới trong suốt khắp các nhánh. SonUmbra nhận được nguồn điện từ nơi trang bị PV tạo điều kiện để khai thác năng lượng mặt trời suốt thời gian ban ngày và được lưu trữ trong pin để bật sáng cây lên sau khi trời tối.

13. Đèn đường sử dụng năng lượng từ rác thải

Nhà thiết kế công nghiệp Haneum Lee đã đưa ra ý tưởng tạo ra hệ thống đèn không chỉ giảm thiểu nhu cầu năng lượng mà còn tận dụng được năng lượng được chế từ thức ăn thừa lên men. Các cột đèn sử dụng năng lượng lên men từ thùng rác và dùng khí mêtan giải phóng ra như một nhiên liệu phụ dành cho những chiếc đèn. Ý tưởng về đèn khuyến khích cho hành động vứt rác hữu cơ vào thùng với mục đích xa hơn là sử dụng lượng rác đó để tái tạo năng lượng.

14. Dùng năng lượng thiên nhiên chiếu sáng đường

Hai nhà thiết kế công nghiệp Châu Thiên và Đào Mã đã cố gắng mang năng lượng gió và năng lượng mặt trời kết hợp công nghệ để tạo ra ý tưởng về đèn đường với cái tên “Dùng năng lượng thiên nhiên chiếu sáng đường“.

Hệ thống được chế tạo như một đóa hoa với các cánh được trang bị thanh năng lượng mặt trời và một phong năng đi kèm. Khi năng lượng được cùng phát ra, nó đồng thời được lưu trữ vào trong pin, trên bo mạch sau đó được chuyển đến bộ phận gắn đèn LED, chiếu sáng khi trời tối.

15. Cây ánh sáng

Cây ánh sáng do nhà thiết kế Omar I. Huerta Cardoso tạo ra như một chiếc cây với các ống năng lượng nano chứa tế bào quang điện, tạo ra mỹ quan bên cạnh khả năng tuyệt vời của nó.

Ý tưởng xuất phát từ việc kết hợp công nghệ thủy lực với công nghệ tế bào năng lượng mặt trời và các tính năng đặc thù của nước bên trong để tạo ra hiệu quả ánh sáng nhờ một loạt các đèn LED siêu sáng đặt ở bên trong.

16. Đèn đường kết hợp năng lượng gió & mặt trời

Kiểu đèn đường kết hợp này thuộc năng lượng xanh đô thị bao gồm một mảng năng lượng mặt trời ở phía trên cùng với một phong năng. Các máy phát điện tạo ra lượng lên đến 380W năng lượng điện để giữ cho các loại đèn phát sáng qua đêm.

17. Đèn “dòng chảy tre”

“Dòng chảy” được IGenDesign thiết kế, là một hệ thống đèn công cộng với một sự khác biệt trong việc khai thác các vật liệu phù hợp để sản xuất điện và năng lượng chiếu sáng cho những đêm ảm đạm tại các địa điểm hẻo lánh. Với một cấu trúc hoàn toàn dựa vào tre có hỗ trợ đèn LED, dây và máy phát điện, loại đèn này có thể tự duy trì ánh sáng trên các nguyên tắc của động cơ phong năng dọc và nắm bắt những cơn gió từ mọi hướng để thắp sáng các bóng đèn vào ban đêm.

18. Đèn tua bin gió

Được công ty TAK Studio thiết kế, đèn Tuabin sản xuất năng lượng từ sự nhiễu loạn không khí tạo thành do giao thông. Dụng cụ thay thế này hay là ý tưởng đã tạo ra kênh năng lượng điện để thắp sáng con đường khi có xe đi qua.

19. Đèn hoa nở

Được Philips thiết kế, giải pháp chiếu sáng của đèn Hoa sẽ chiếu sáng đường phố nhờ các đèn LED với năng lượng mặt trời và gió. Đèn có sẵn cánh hoa, nơi có thể chuyển đổi và thay thế vị trí của mình để nhận năng lượng mặt trời và năng lượng gió tối đa suốt cả ngày. Khi màn đêm buông xuống, đèn này sẽ được đặt trong tình trạng sẵn sàng và tiếp tục giữ ánh sáng tối thiểu cần thiết cho an toàn. Nhưng khi ai đó qua đường, các cảm biến gắn trên đèn sẽ bật đèn để ra khỏi chế độ cài đặt sẵn và chiếu sáng đường phố với ánh sáng tối đa.

20. Đèn Mawaridoro

Công ty kiến trúc Toshihiko Suzuki và cộng sự đã phát triển hệ thống đèn Mawaridoro chiếu sáng sử dụng năng lượng gió với tốc độ gió 1,5m/s xoay quanh một chụp đèn có đường kính 30 cm. Năng lượng được tạo ra được trực tiếp sử dụng để thắp sáng đèn LED. Khi hệ thống năng lượng đầy, nó được lưu trữ trong pin mạ kền cho những đêm yên tĩnh.

Theo ECOfriendly.com