Công nghệ TIR mới do TS Nguyễn Đoàn Quốc Anh cùng cộng sự phát triển ứng dụng để làm chóa đèn LED nhằm tăng hiệu quả chiếu sáng và giảm chi phí vận hành, nhận giải nhất tại cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2023.
Dự án do nhóm nghiên cứu đến từ Khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Tôn Đức Thắng gồm TS Nguyễn Đoàn Quốc Anh, TS Trần Đình Cương, TS Hồ Đăng Sang và Phan Thị Minh Mẩn, thực hiện.
Công nghệ TIR lens mới là thấu kính phản xạ trong toàn phần (hay còn gọi là chóa đèn) được gắn vào đèn LED giúp hướng toàn bộ ánh sáng phát ra về phía trước và phân bố ánh sáng đồng đều hơn. Công nghệ TIR lens mới giúp giảm giá thành, tăng hiệu suất và đồng dạng phát sáng, qua đó việc nâng cao chất lượng, ứng dụng đèn LED. Nhóm nghiên cứu cũng tối ưu được công nghệ để có thể áp dụng trên nhiều sản phẩm đèn LED khác nhau, dùng trong lĩnh vực chiếu sáng dân dụng và công, nông, ngư nghiệp.
TS Quốc Anh, đại diện nhóm nghiên cứu, chia sẻ giải pháp TIR lens thường được sử dụng rộng rãi trong nhiều bộ đèn LED thương mại do có thể hiệu chỉnh tia sáng tới với góc rộng hơn các gương phản xạ truyền thống hay các loại lens khác. Tuy nhiên, TIR lens thường không đạt được phản xạ trong toàn phần do đó cần thêm vòng giữ màu trắng để giữ lại tia phát ra ngoài và tập trung phát về phía trước mới đảm bảo được hiệu suất. “Vòng giữ màu trắng có thể đạt hiệu suất 95,85% nhưng giá thành cao”, anh nói.
Một mẫu đèn LED sử dụng TIR Lens mới. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.
Với mục tiêu nâng cao chất lượng, ứng dụng đèn LED, nhóm nhà khoa học đã nghiên cứu và phát triển công nghệ TIR lens mới không cần sử dụng vòng giữ màu trắng (giúp giảm 30% giá thành sản phẩm). Đặc biệt đạt hiệu suất phát sáng đạt trên 95%, với độ tăng chiếu sáng đồng đều cao hơn so với đèn LED thương mại hiện nay.
TS Quốc Anh cho hay, nhóm nghiên cứu lên ý tưởng từ năm 2014, tiến hành thực hiện thay đổi sự phân bố đèn; khảo sát sự thay đổi màu sắc để tìm cách tăng quang hiệu và tiết kiệm chi phí. Năm 2016, các nhà khoa học đã mô phỏng tính toán trên phần mềm chuyên dụng quang học sau đó thiết kế và chế tạo mẫu. Sau hơn 3 năm, TIR lens mới ra đời bao gồm thiết kế ống chuẩn trực đa phân khúc (MSOC) và bề mặt quang học đa cấu trúc (MSOS), nhằm điều chỉnh góc phát ra của tia tới và thực hiện phản xạ toàn bộ ánh sáng tới để tăng đồng dạng phát sáng. Nghĩa là lens mới có thể phân bố lại bức xạ ánh sáng xanh và bức xạ ánh sáng vàng, từ đó nâng cao chất lượng màu ánh sáng trắng.
Để triển khai ứng dụng, nhóm sử dụng những trang bị máy đo phục vụ nghiên cứu, đo lường so sánh kết quả với kết quả mẫu và cân chỉnh. Kết quả thực nghiệm so sánh sự đồng đều phân bố ánh sáng cho thấy chỉ số đồng dạng phát sáng khi sử dụng TIR lens mới vượt trội hơn so với lens 1 là 122.4% và lens II là 495.3% ở bề mặt chiếu sáng 500 mm2. Thành công này giúp nghiên cứu TIR lens mới được nhận được Bằng sáng chế USPTO (Mỹ) năm 2022.
Sau quá trình dài từ thiết kế, chế tạo mẫu rồi lấy bằng sáng chế, TS Quốc Anh cùng các cộng sự kỳ vọng sản phẩm được thương mại hóa ra thị trường. “Công nghệ TIR lens mới sử dụng đơn giản, dễ dàng triển khai có thể áp dụng rộng rãi, đem lại giá trị kinh tế cho xã hội và cho cộng đồng”, anh cho hay.
Chia sẻ với VnExpress, TS Trịnh Xuân Thắng, PGĐ Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao, Khu công nghệ cao TP HCM, đánh giá sản phẩm của TS Quốc Anh cùng cộng sự là công nghệ mới, có ý tưởng độc đáo.
Theo ông Thắng, một trong những vấn đề lớn khi sử dụng đèn LED phát ánh sáng trắng là đạt được độ đồng dạng cao. Ngoài ra, hiệu suất sử dụng năng lượng của đèn LED cũng được các nhà sản xuất và người dùng quan tâm hàng đầu. Công nghệ TIR Lens đã giúp việc sử dụng đèn LED trong chiếu sáng với nguồn sáng chất lượng cao hơn (đạt độ đồng dạng màu ánh sáng của đèn LED cao hơn) và hiệu suất sử dụng năng lượng cao, ngang với các công nghệ hàng đầu thế giới hiện nay.
“Nhóm tác giả đã đưa ra được ý tưởng và công nghệ giải quyết được những vấn đề lớn của việc sử dụng LED, do đó khả năng thương mại hoá rất khả thi”, TS Thắng nói.
TS Nguyễn Đoàn Quốc Anh (ở giữa) nhận giải Nhất cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2023 với giải pháp TIR lens mới cho đèn LED công suất cao. Ảnh: Giang Huy
Dự án của TS Nguyễn Đoàn Quốc Anh được Hội đồng giám khảo đánh giá tốt, ý tưởng hay và quá trình nghiên cứu bài bản, chi tiết. Theo các nhà khoa học việc thương mại hóa hoàn toàn khả thi khi đáp ứng được các tiêu chuẩn công nghiệp. Sản phẩm nhận giải nhất trị giá 70 triệu đồng tại cuộc thi Sáng kiến khoa học 2023.
Như Quỳnh
