Nghiên cứu phát triển các tổ hợp vật liệu phát quang micro nano và linh kiện quang biên dạng tự do

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

DƢƠNG THỊ GIANG

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC TỔ HỢP VẬT LIỆU
PHÁT QUANG MICRO-NANO VÀ LINH KIỆN QUANG
BIÊN DẠNG TỰ DO ỨNG DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG RẮN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGHÀNH: VẬT LIỆU QUANG HỌC, QUANG ĐIỆN TỬ VÀ
QUANG TỬ

HÀ NỘI, 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

DƢƠNG THỊ GIANG

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC TỔ HỢP VẬT LIỆU
PHÁT QUANG MICRO-NANO VÀ LINH KIỆN QUANG
BIÊN DẠNG TỰ DO ỨNG DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG RẮN

Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử
Mã sỗ: 944 01 27

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Quốc Tiến
2. PGS.TS. Phạm Hồng Dƣơng

HÀ NỘI, 2020


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN ..................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ............................................. 6
1.1.

Chiếu sáng rắn và nguồn sáng LED ................................................................... 6

1.1.1.

Nguyên lý hoạt động của LED .................................................................... 6

1.1.2.

Vật liệu phosphor ....................................................................................... 10

1.1.3.

Gói LED trắng (WLED) ............................................................................ 12

1.1.4.

Bộ đèn LED (LED Luminaire) .................................................................. 14

1.1.5.

Các đặc trƣng của nguồn sáng LED. ......................................................... 20

1.2.

Linh kiện quang học biên dạng tự do FO (Freeform Optics) ........................... 26

1.2.1.

Khái niệm về quang học biên dạng tự do FO ............................................ 26

1.2.2.

Thiết kế, chế tạo và đo lƣờng linh kiện FO ............................................... 28

1.2.3.

Ứng dụng của linh kiện FO ....................................................................... 33

1.3.

Chiếu sáng ........................................................................................................ 38

1.3.1.

Ô nhiễm ánh sáng ...................................................................................... 39

1.3.2.

Chiếu sáng lấy con ngƣời làm trung tâm (HCL) ....................................... 40

1.3.3.

Những vấn đề cần giải quyết ..................................................................... 43

CHƢƠNG II. PHƢƠNG PHÁP, KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG ............ 45
2.1. Tính tốn, thiết kế và mơ phỏng sử dụng các phần mềm trợ giúp ...................... 45
2.1.1. Phần mềm tính tốn trợ giúp (Excel, Origin) ................................................ 45
2.1.2. Thiết kế mẫu sử dụng phần mềm trợ giúp Solidworks ................................. 46
2.1.3. Mô phỏng quang học sử dụng phần mềm chuyên dụng Optgeo, Tracepro .. 47
2.2. Kỹ thuật, công nghệ sử dụng ............................................................................... 49
2.2.1. Chế tạo nguyên mẫu linh kiện FO ................................................................. 49


2.2.2. Chế tạo linh kiện FO bằng công nghệ ép phun nhựa nhiệt dẻo .................... 51

2.2.3. Công nghệ đùn ép nhôm (Al Extrution Technology) .................................... 56
2.3. Phƣơng pháp đo đạc đánh giá .............................................................................. 58
2.3.1. Phƣơng pháp và thiết bị đo đặc trƣng vật liệu, linh kiện .............................. 58
2.3.2. Các thiết bị đo đặc trƣng đèn LED. ............................................................... 60
2.4. Xây dựng mơ hình chiếu sáng. ............................................................................ 62
Mơ phỏng mơi trƣờng chiếu sáng sử dụng phần mềm Dialux Evo. ....................... 62
CHƢƠNG III. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐÈN LED TRẮNG CẤU HÌNH REMOTEPHOSPHOR ................................................................................................................... 66
3.1.

Thiết kế, chế tạo bộ đèn LED trắng cấu hình Remote-phosphor ..................... 67

3.1.1.

Thiết kế đèn LED trắng cấu hình RP ......................................................... 67

3.1.2.

Thiết kế, chế tạo tấm dẫn sáng RP ............................................................. 69

3.1.3.

Chế tạo đèn LED trắng cấu hình RP .......................................................... 70

3.2.

Đo đạc, khảo sát các thông số quang học của bộ đèn LED trắng cấu hình RP 71

CHƢƠNG IV. TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO LINH KIỆN
QUANG BIÊN DẠNG TỰ DO ..................................................................................... 76
4.1. Thiết kế, mô phỏng linh kiện quang biên dạng tự do .......................................... 76

4.1.1. Thiết kế thấu kính FO.................................................................................... 76
4.1.2. Xây dựng mơ hình mơ phỏng ........................................................................ 77
4.1.3. Mô phỏng độ rọi trên trần nhà ....................................................................... 78
4.1.4. Mô phỏng độ rọi dƣới sàn nhà ...................................................................... 79
4.1.5. Tối ƣu hố đa đặc trƣng................................................................................. 80
4.2. Tính tốn lý thuyết đƣa ra tiêu chí thiết kế thấu kính FO .................................... 82
4.2.1. Mơ hình và phân tích lý thuyết...................................................................... 82
4.2.2. Cách tiếp cận thay thế cho hệ thống chiếu sáng đồng đều ............................ 86
4.3. Chế tạo linh kiện quang biên dạng tự do ............................................................. 92
4.3.1 Thấu kính biên dạng bất đối xứng AL ........................................................... 92
4.3.2 Thấu kính góc chiếu hẹp (NAL narrow angle lens) ..................................... 100
4.3.3. Thấu kính FO cho đèn dụ cá ....................................................................... 102
CHƢƠNG V. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC BỘ ĐÈN SKYLED TÍCH HỢP THẤU
KÍNH FO VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ MƠ HÌNH THỰC TẾ .................................... 105


5.1. Bộ đèn LED tích hợp thấu kính biên dạng bất đối xứng ................................... 106
5.1.1. Bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính AL gắn tƣờng chiếu trần .................... 106
5.1.2. Bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính AL thả trần chiếu sáng gián tiếp ........ 110
5.1.3. Bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính AL và NAL thả trần chiếu 3 phía ...... 114
5.1.4. Bộ đèn LED tích hợp thấu kính AL chiếu bảng .......................................... 117
5.1.5. Bộ đèn LED tích hợp thấu kính AL chiếu sáng dụ cá................................. 119
5.2. Chiếu sáng Dƣỡng sinh 5S (5S Human Centric Lighting). ............................... 122
Xác định các thông số đặc trƣng của môi trƣờng ánh sáng .................................. 123
5.3. Xây dựng một số mơ hình chiếu sáng thực tế ................................................... 125
5.3.1. Chiếu sáng phòng họp, phòng học .............................................................. 125
5.3.2. Chiếu sáng căn hộ, nhà ở............................................................................. 126
5.3.3. Chiếu sáng cửa hàng, phòng khám bệnh ..................................................... 128
5.3.4. Chiếu sáng nghệ thuật, tâm linh .................................................................. 128
5.3.5. Bàn học tích hợp hộp sáng chống cận thị.................................................... 130

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 133
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ.................................................................... 136
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 137


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ cơng trình dƣới đây là của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận án đều trung thực và chƣa từng đƣợc ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Tác giả


ii

LỜI CÁM ƠN
Trƣớc tiên, cho phép tôi đƣợc gửi lời cám ơn đặc biệt tới hai giáo viên hƣớng
dẫn khoa học của tôi là PGS.TS. Phạm Hồng Dƣơng và PGS.TS. Trần Quốc Tiến. Hai
Thầy đã ln tận tình chỉ bảo, truyền dạy kiến thức, dẫn dắt, động viên tôi vƣợt qua
những khó khăn, trở ngại để hồn thành luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn các đồng tác giả trong các cơng trình cơng bố liên
quan đến nội dung của luận án đã cho phép tôi đƣợc sử dụng một số kết quả phục vụ
cho luận án.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến Ban Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công
nghệ, Ban Lãnh đạo Viện Khoa học vật liệu, các Giáo viên trong Học viện đã luôn
động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi có thể hồn thành tốt luận án.
Tơi xin gửi lời cám ơn chân thành đến các đồng nghiệp của tôi ở phịng
Cooperman, phịng Laser bán dẫn, những ngƣời đã ln ủng hộ và giúp đỡ tơi trong

q trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Trung tâm R&D Chiếu sáng, Cơng ty
CP Bóng đèn Phích nƣớc Rạng Đông đã giúp đỡ tôi trong việc chế tạo và khảo sát một
số tính năng của các bộ đèn SkyLED, đèn LED chiếu bảng, đèn LED dụ cá.
Tôi xin chân thành cảm ơn đề tài ĐTĐLCN.30/18 đã hỗ trợ cho tôi thực hiện
luận án này.
Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến các Thầy giáo, Cô giáo, các Nhà khoa
học, các bạn bè, đồng nghiệp công tác trong và ngồi Viện Khoa học vật liệu đã ln
quan tâm, động viên, chỉ dẫn tơi trong q trình thực hiện luận án.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới những ngƣời thân yêu trong
gia đình, gia đình đã cho tơi động lực và là chỗ dựa vững chắc để tơi có thể tập trung
sức lực hoàn thành luận án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020


iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Atomic force microscopy – Kính hiển vi lực nguyên tử
Asymmetric Lens – Thấu kính bất đối xứng
Asymmetric LED – LED bất đối xứng
Blue LED – LED xanh lam
Color correlated temperature – Nhiệt độ màu tƣơng quan
Color Rendering Index – Hệ số hoàn trả màu
Chip On Boad
Contact Measurement – Đo tiếp xúc
Coordinate Measurering Machine – Thiết bị đo tọa độ
Computer Generated Hologram
Deep Blue LED
Depth of Field – Độ sâu trƣờng nhìn

Remote Non-Contact Measurement – Đo từ xa, không tiếp xúc
Flux – Quang thông
Freeform Optics – Quang học biên dạng tự do
Fishing Asymmetric Lens LED
Giải pháp hữu ích
Human Centric Lighting
Image Forming – Tạo ảnh
Light Emitting Diode – Đi ốt phát quang
LED remote-phosphor
Luminous Efficacy – hiệu suất quang
Laser Diode
Luminous Power – công suất quang
Metal Organic Chemical Vapor Deposition – Lắng đọng hóa học cơ
kim
MM
Machining Mechanism – Cơ chế gia công chế tạo
MT
Moulding Technology – Công nghệ ép khn
MH
Metal Halide
NAL
Narrow Angle Lens – Thấu kính góc chiếu hẹp
NIF
Non Image Forming – Không tạo ảnh
OLED
Organic LED – LED hữu cơ
Pc-WLED Phosphor conversion WLED
PPM
Point-to-point mapping – Lập bản đồ điểm-tới-điểm
PF

Power factor – hệ số công suất
QD
Quantum dot – Chấm lƣợng tử
RP
Remote Phosphor – Phosphor đặt xa
SSL
Solid State Lighting – Chiếu sáng rắn
SMT
Surface Mounted Technology – Công nghệ dán mặt
SMS
Simultaneous Multiple Surface – Phƣơng pháp đa diện đồng thời
STM
Scanning tunneling microscopy – Kính hiển vị quét xuyên hầm
AFM
AL
ALED
BLED
CCT
CRI
COB
CM
CMM
CGH
DB LED
DoF
ENCM
F
FO
FAL LED
GPHI

HCL
IF
LED
LED RP
LE
LD
LP
MO-CVD


iv

SHTT
SC
SDCM
Ts
Tj
WLED

Sở hữu trí tuệ
Sáng chế
Standard Deviation Color Matching – Độ lệch màu chuẩn
Nhiệt độ tại điểm hàn
Nhiệt độ ở vùng tiếp giáp p-n
White LED – LED trắng


v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. 1. Nhiệt độ màu tương quan của một số nguồn sáng .................................................. 23
Bảng 2. 1. Bảng so sánh một số thuộc tính vật liệu chế tạo linh kiện FO
52
Bảng 3. 1. CCT và CRI của đèn LED mới theo tỉ lệ trộn bột phosphor và keo EPI.
73
Bảng 5. 1. Kết quả đo thông số quang – điện cho bộ đèn SkyLED gắn tường chiếu trần
109
Bảng 5. 2. Kết quả đo thông số quang – điện cho bộ đèn SkyLED thả trần .......................... 113
Bảng 5. 3. Thông số điện – quang của bộ đèn LED dụ cá ..................................................... 121


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ năng lượng trong không gian của chuyển tiếp p-n với bán dẫn đồng chất khi
khơng có điện áp [3] ................................................................................................................... 8
Hình 1. 2. Sơ đồ năng lượng trong không gian của chuyển tiếp p-n với bán dẫn đồng chất khi
đặt điện áp thuận [3] .................................................................................................................. 8
Hình 1. 3. Sơ đồ năng lượng trong không gian chuyển tiếp p-n với bán dẫn dị chất khi đặt điện
áp thuận [3] ................................................................................................................................ 8
Hình 1. 4. Đặc trưng I-V của gói LED Samsung LM 301B [4] .................................................. 9
Hình 1. 5. Sự phụ thuộc của cường độ sáng vào dịng thuận của gói LED Samsung LM 301B
[4] ............................................................................................................................................... 9
Hình 1. 6. Vật liệu phosphor dùng trong chế tạo LED trắng ................................................... 10
Hình 1.7. Phổ phát xạ, phổ kích thích của phosphor YAG: Ce, BLED và YLED [8]............... 10
Hình 1. 8. Gói LED trắng sử dụng chấm lượng tử bán dẫn [48] ............................................. 12
Hình 1. 9. Cấu trúc WLED với các cách phủ phosphor khác nhau [10] ................................. 13
Hình 1. 10. Mơ đun WLED COB thương mại ........................................................................... 14
Hình 1. 11 Mơ đun WLED SMT hàn trên mạch in nhơm.......................................................... 14
Hình 1. 12. Mơ đun tản nhiệt nhơm cho bộ đèn WLED cơng suất trung bình ......................... 16

Hình 1. 13. Mô đun tản nhiệt sử dụng heat pipe cho bộ đèn WLED cơng suất cao ................. 16
Hình 1. 14. Sơ đồ vị trí đo nhiệt độ bóng đèn WLED A60 cơng suất 7W. ................................ 17
Hình 1. 15. Sơ đồ tính tốn nhiệt trở sử dụng cho bóng đèn WLED A60 cơng suất 7W. ......... 17
Hình 1. 16. Sơ đồ khối của nguồn switching điều khiển đèn LED. .......................................... 18
Hình 1. 17. Phổ độ nhạy của mắt V(λ) – ban ngày; V’(λ) – ban đêm....................................... 20
Hình 1. 18. Đường phân bố cường độ sáng của đèn Downlight trong toạ độ cực và toạ độ 3D
.................................................................................................................................................. 22
Hình 1. 19. Giản đồ màu CIE x-y 1931 .................................................................................... 22
Hình 1. 20. Bảng 8 màu chuẩn Munsell sử dụng để đánh giá hệ số trả màu CRI. .................. 24
Hình 1. 21. Màu của điểm G có thể được coi là màu trộn giữa nguồn sáng C với bước sóng
506nm........................................................................................................................................ 24
Hình 1. 22.Linh kiện FO a) phi cầu đối xứng quay có mặt cắt ngoài trục; b) FO đối xứng quay
phi tiêu chuẩn; c) FO biên dạng phù hợp với hình dạng hệ thống ........................................... 27
Hình 1. 23. Sơ đồ giao thoa kế Fizeau [32]. ............................................................................ 32
Hình 1. 24. CMM với đầu đo hội tụ [35] .................................................................................. 33
Hình 1. 25. Phân bố cường độ theo góc và hình ảnh của gói LED Samsung LM301B [4] ..... 34
Hình 1. 26. Phân bố góc của gói LED Nichia NSPPW345CS với mặt cắt XX (ϕ=0o) và XY
(ϕ=90o)[36]............................................................................................................................... 35
Hình 1. 27. Hệ thống thấu kính chiếu sáng LED gồm thấu kính chuẩn trực và FO vi thấu kính
[37] ........................................................................................................................................... 36
Hình 1. 28. Thấu kính FO thủy tinh dùng cho đèn LED chiếu sáng đường giao thơng .......... 36
Hình 1. 29. Một số loại linh kiện FO dạng thanh đã thương mại hóa ..................................... 36
Hình 1. 30. Mơ phỏng chùm sáng qua thấu kính FO [99] ...................................................... 37
Hình 1. 31. Phân bố cường độ sáng của đèn Fraqtir S301 [99] .............................................. 37


vii

Hình 1. 32. Ánh sáng ơ nhiễm đến mức độc hại sử dụng đèn bulk trụ. .................................... 40
Hình 1. 33. Chiếu sáng mất tiện nghi do tương phản quá lớn giữa bộ đèn và tường, trần gỗ

màu đen ..................................................................................................................................... 40
Hình 1. 34. Màu ánh sáng tự nhiên thay đổi theo thời gian ..................................................... 41
Hình 1. 35. Cường độ ánh sáng thay đổi theo thời gian .......................................................... 41
Hình 1. 36. Bầu trời ban ngày có góc khối chiếu sáng rộng (~2π sr) ...................................... 42
Hình 1. 37. Phịng làm việc chiếu sáng mơ phỏng bầu trời tự nhiên ....................................... 42
Hình 2. 1. Kết quả mô phỏng phổ truyền qua của nguồn sáng chuẩn CIE D65 các lớp lá non.
……………………………………………………………………………………………..46
Hình 2. 2. So sánh phổ độ nhạy mắt người V(λ) với phổ truyền qua của nguồn chuẩn D65 qua
ba lớp lá non ............................................................................................................................. 46
Hình 2. 3. Hình vẽ Part 3D thấu kính FO1 cho đèn chiếu bảng. ............................................. 47
Hình 2. 4. Hình vẽ Assemly 3D đèn chiếu bảng gồm 04 chi tiết: thấu kính, máng, LED và
mạch in. ..................................................................................................................................... 47
Hình 2. 5. Mơ phỏng các tia sáng truyền qua thấu kính FO (khơng vẽ tia phản xạ). .............. 48
Hình 2. 6. Biên dạng 3D của thấu kính AL thiết kế bằng phần mềm Solidworks ..................... 49
Hình 2. 7. Đường phân bố cường độ sáng trên mặt phẳng vng góc trong toạ độ cực. ........ 49
Hình 2. 8. Hình vẽ Solidworks thấu kính bất đối xứng cho đèn chiếu sáng dụ cá. .................. 50
Hình 2. 9. Ảnh chụp nguyên mẫu thấu kính sau khi mài bóng (trái) và phủ màng bóng. ........ 50
Hình 2. 10. Cấu trúc khuôn 2 tấm: Tấm 1 là tấm cố định, tấm 2 là di động ............................ 53
Hình 2. 11. Hình vẽ cấu trúc máy ép phun nhựa cơ bản .......................................................... 54
Hình 2. 12. Quy trình ép phun nhựa ......................................................................................... 54
Hình 2. 13. Thiết bị đùn ép nhơm định hình. ............................................................................ 58
Hình 2. 14. Bố trí mẫu trên hệ đo quang HQ sử dụng phổ kế Acton Research SP-2300i và đầu
thu Princeton Instrument làm lạnh. .......................................................................................... 59
Hình 2. 15. Kính hiển vi điện tử quét FE-SEM tại PTN trọng điểm. ........................................ 59
Hình 2. 16. Hình ảnh bên trong quả cầu tích phân .................................................................. 60
Hình 2. 17. Hệ đo quả cầu tích phân nối quang kế phổ kế và các thiết bị phụ trợ của Viện
Khoa học Vật liệu ..................................................................................................................... 60
Hình 2. 18. Sơ đồ cấu tạo của Goniophotometer ..................................................................... 62
Hình 2. 19. Biểu đồ cường độ sáng của đèn SkyLED chiếu trần trên 2 mặt phẳng ................. 63
Hình 2. 20. Biểu đồ cường độ sáng của đèn SkyLED chiếu trần trong mơ phỏng 3D. ............ 63

Hình 3. 1. Sơ đồ thiết kế đèn RP phẳng. ……………………………………………………67
Hình 3. 2. Phổ kích thích huỳnh quang của NYAG 4355 ghi tại bước sóng 570 nm. ............... 68
Hình 3. 3. Phổ phát xạ huỳnh quang của NYAG 4355 kích thích bằng vạch 442 nm. ............. 68
Hình 3. 4. Ma trận các chấm chiết – phát sáng ....................................................................... 69
Hình 3. 5. Đèn LED remote – phosphor ................................................................................... 71
Hình 3. 6. Ảnh chụp huỳnh quang (a) và truyền qua (b) của một chấm phát sáng .................. 72
Hình 3. 7. Phổ phát xạ của đèn LED trắng RP chế tạo theo tỉ lệ pha trộn phosphor:EPI là 1:1
.................................................................................................................................................. 72
Hình 3. 8. Sự phụ thuộc nhiệt độ màu CCT vào khối lượng phosphor trộn trong hỗn hợp. .... 73


viii

Hình 3. 9. Hình vẽ phối cảnh đèn LED RP với tấm dẫn sáng gồm bộ huỳnh quang vàng (4) và
bột huỳnh quang đỏ (5) ............................................................................................................. 75
Hình 4. 1. Thiết kế biên dạng thấu kính bất đối xứng với độ cong thay đổi……………………76
Hình 4. 2 (a) Phân bố cường độ sáng của gói LED; (b) tia sáng từ LED qua thấu kính; (c) tia
sáng chiếu lên trần và (d) các tia phản xạ trên trần và sàn. .................................................... 77
Hình 4. 3. Phân bố ánh sáng trên trần với bố trí (a) ở khoảng cách 0,4 m với các trường hợp
(b) khơng thấu kính; (c) B1; (d) B2; (e) B3 và (f) B4. .............................................................. 78
Hình 4. 4. Phân bố ánh sáng dưới sàn với bố trí (a) ở khoảng cách 0,4 m với các trường hợp
(b) khơng thấu kính; (c) B1; (d) B2; (e) B3 và (f) B4. .............................................................. 79
Hình 4. 5. Phân bố ánh sáng dưới sàn sử dụng thấu kính B4 ở khoảng cách (a) 0,2 m; (b) 0,3
m; (c) 0,4 m; (d) 0,5m. .............................................................................................................. 80
Hình 4. 6. Phân bố ánh sáng dưới sàn sử dụng thấu kính B4 ở khoảng cách 0,4 m với các góc
chiếu (b) 45O; (c) 50O; (d) 55O (e) 60O. .................................................................................... 81
Hình 4. 7 (a) Sơ đồ lắp đặt hai bộ đèn chiếu lên trần với hình ảnh chùm sáng đi từ hai đèn dài
gắn hai bên tường; (b) Mặt cắt ngang hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn phía bên trái. ......... 82
Hình 4. 8. Đường phân bố độ rọi theo vị trí trên trần sử dụng 2 dãy đèn tuýp HQ với h= 0,3 m
và L= 4 m. ................................................................................................................................. 83

Hình 4. 9. Đường phân bố độ rọi theo vị trí trên trần sử dụng 2 dãy đèn tuýp LED với h= 0,3
m và L= 4 m. (a) Hướng chiếu LED ngang và (b) Hướng chiếu LED vào giữa trần. ............. 84
Hình 4. 10. Đường phân bố độ rọi theo vị trí trên trần sử dụng 2 dãy đèn LED dài với (a) h=
0,3 m, L= 4m; (b) h= 0,3m, L= 8m; (c) h= 0,8m, L= 4m và (d) độ rọi giữa trần phụ thuộc và
h và L. ....................................................................................................................................... 85
Hình 4. 11 (a) Đường phân bố độ rọi theo vị trí trên trần chiếu từ 2 dãy đèn LED kết hợp thấu
kính FO lý tưởng và (b) biểu đồ phân bố cường độ sáng theo góc vẽ trong toạ độ cực. ......... 86
Hình 4. 12. Hệ số tái phân bố độ rọi qua thấu kính FO bên trái (đen) và bên phải (đỏ)......... 88
Hình 4. 13. Các hàm phân bố Logistic f(x) với giá trị k=1, k=2, k=4 và tốc độ biến đổi của
hàm df(x)/dx theo khoảng cách x. ............................................................................................. 89
Hình 4. 14. Phân bố độ rọi theo vị trí trên trần chiếu từ 2 nguồn sáng có dạng hàm Logistic
với tốc độ k=3; (b ) tốc độ k khác nhau từ 1 đến 5; (c) phân bố cường độ sáng theo góc trong
toạ độ vng góc và (d) phân bố cường độ sáng theo góc trong toạ độ cực. .......................... 90
Hình 4. 15. Hệ số tái phân bố độ rọi qua thấu kính FO tính tốn cho một số thơng số: a) h=
0.3 m, L= 4 m; (b) h= 0.8 m, L= 4 m; (c) h= 0.3 m, L= 8 m; and (d) h= 0.8 m, L= 8 m. ....... 91
Hình 4. 16. a/ Mơ phỏng quang trình của tia sáng truyền qua thấu kính biên dạng bất đối
xứng bằng phần mềm Optgeo; b/ Kết cấu đèn chiếu bảng tích hợp thấu kính AL [GPHI15]. 93
Hình 4. 17. Mẫu hình chiếu sáng thanh LED tích hợp nguyên mẫu thấu kính AL ................... 94
Hình 4. 18. (trái) Biểu đồ cường độ sáng ALED trên hai mặt phẳng ngang và mặt phẳng
đứng; (phải) Biểu đồ cường độ sáng 3D của đèn ALED trong toạ độ cực. ............................. 95
Hình 4. 19. a/ (trái) Biên dạng thấu kính AL phiên bản V1; b/ (phải) Ảnh chụp thấu kính phiên
bản V1 chế tạo bằng phương pháp ép phun nhựa GP-PS. ....................................................... 95
Hình 4. 20. (trái) Biểu đồ cường độ sáng của đèn SkyLED trên hai mặt phẳng ngang và mặt
phẳng đứng; (phải) Biểu đồ cường độ sáng 3D của đèn SkyLED trong toạ độ cực. ............... 96


ix

Hình 4. 21. Biên dạng thấu kính AL với kích thước mặt cong phía bên trái thay đổi có hệ
thống và các biểu đồ phân bố cường độ sáng mô phỏng tương ứng. ....................................... 97

Hình 4. 22. So sánh biểu đồ phân bố cường độ sáng mô phỏng cho đèn SkyLED tích hợp thấu
kính N0 với bộ đèn lý tưởng do CT2 đề xuất:(trái) trong toạ độ vng góc và (phải) trong toạ
độ cực ........................................................................................................................................ 98
Hình 4. 23. Biên dạng thấu kính AL với mặt cong phía trong khác nhau có hệ thống và các
biểu đồ phân bố cường độ sáng mơ phỏng tương ứng. ............................................................ 99
Hình 4. 24. So sánh biểu đồ phân bố cường độ sáng mô phỏng cho đèn SkyLED tích hợp thấu
kính N0 và N8 với bộ đèn do [CT 2] đề xuất:(trái) trong toạ độ vng góc và (phải) trong toạ
độ cực ........................................................................................................................................ 99
Hình 4. 25. Biên dạng 3D thấu kính góc chiếu hẹp NAL và hình ảnh mơ phỏng tia sử dụng
phần mềm Tracepro, gói LED 3828. ...................................................................................... 100
Hình 4. 26. Biểu đồ phân bố cường độ sáng mơ phỏng cho đèn LED tích hợp thấu kính
NAL:(trái) trong toạ độ cực và (phải) trong toạ độ . ............................................................. 101
Hình 4. 27. Biểu đồ phân bố cường độ sáng mơ phỏng cho đèn LED tích hợp thấu kính
NAL:(trái) trong toạ độ cực và (phải) trong toạ độ . ............................................................. 101
Hình 4. 28. Thấu kính bất đối xứng cho đèn dẫn dụ cá, a-hình vẽ 3D; b-mặt cắt ngang. ..... 102
Hình 4. 29. Mẫu thấu kính FO cho đèn tàu cá sau khi chế tạo .............................................. 103
Hình 5. 1. Cấu trúc 3D của bộ đèn SkyLED gắn tường chiếu trần …………………………107
Hình 5. 2. Mặt cắt ngang bộ đèn SkyLED gắn tường chiếu trần ........................................... 107
Hình 5. 3. Ảnh chụp bộ đèn SkyLED một màu gắn tường chiếu trần, CCT= 6500 K (trái) và
CCT= 4300 K (phải) kết hợp hai gói LED 6500 K với 3000 K. ............................................. 108
Hình 5. 4. Kết quả đo phân bố cường độ sáng của bộ đèn SkyLED gắn tường biểu diễn trên
toạ độ cực (trái) và toạ độ vng góc. .................................................................................... 110
Hình 5. 5. Cấu trúc 3D của bộ đèn LED thả trần chiếu gián tiếp. ......................................... 111
Hình 5. 6. Mặt cắt ngang bộ đèn LED thả trần chiếu gián tiếp. ............................................ 111
Hình 5. 7. Ảnh chụp bộ đèn SkyLED thả trần chiếu gián tiếp một màu CCT= 6500 K (trái) và
ba màu CCT= 6500 K, 4300 K và 3000K (phải). ................................................................... 112
Hình 5. 8. Biểu đồ phân bố cường độ sáng bộ đèn SkyLED thả trần và ảnh chụp 04 bộ đèn thả
trần ghép thành hình vng. ................................................................................................... 112
Hình 5. 9. Kết cấu 3D của bộ đèn LED thả trần chiếu sáng góc hẹp và biểu đồ phân bố cường
độ sáng [GPHI 6]. .................................................................................................................. 114

Hình 5. 10. Kết cấu 3D của bộ đèn P3D-SkyLED thả trần chiếu sáng 3 phía. ...................... 115
Hình 5. 11. Mơ phỏng biểu đồ phân bố cường độ sáng bộ đèn P3D-SkyLED thả trần chiếu
sáng ba phía trong toạ độ cực và khơng gian 3D. .................................................................. 116
Hình 5. 12. Thiết kế đèn LED chiếu bảng tích hợp thấu kính AL cho Cơng ty Rạng Đơng. .. 117
Hình 5. 13. Phân bố cường độ sáng đèn LED chiếu bảng trên mô phỏng ba chiều bằng Dialux
Evo. ......................................................................................................................................... 117
Hình 5. 14. Kết quả mơ phỏng phân bố độ rọi trên mặt bảng đen bằng phần mềm Dialux Evo.
................................................................................................................................................ 118
Hình 5. 15. Hình ảnh mơ phỏng chiếu sáng trên mặt bảng đen bằng phần mềm Dialux Evo.
................................................................................................................................................ 118


x

Hình 5. 16. Hình ảnh thiết kế bộ đèn FAL LED tích hợp thấu kính bất đối xứng dẫn dụ cá . 120
Hình 5. 17. So sánh phân bố cường độ sáng theo góc của đèn FAL LED với đèn LED thơng
thường. .................................................................................................................................... 122
Hình 5. 18. Mơ phỏng tàu cá chiếu sáng bởi 6 đèn LED 250W (trái) và 6 đèn MH 1270W
(phải). ...................................................................................................................................... 122
Hình 5. 19. Kịch bản HCL cho công sở, CCT cao nhất lúc 10 giờ; cường độ cao nhất lúc 12
giờ. .......................................................................................................................................... 125
Hình 5. 20. Ảnh chụp phòng làm việc chiếu sáng Dưỡng sinh 5S. ......................................... 125
Hình 5. 21. Mơ phỏng chiếu sáng phịng họp Viện Khoa học vật liệu. .................................. 126
Hình 5. 22. Ảnh chụp phòng họp Viện Khoa học Vật liệu chiếu sáng bằng đèn SkyLED ...... 126
Hình 5. 23. Mơ phỏng chiếu sáng một căn hộ tiêu biểu, bao gồm phòng khách, bếp và các
phịng ngủ. ......uất 468 W, mật độ cơng suất chiếu sáng 11 W/m2, đạt
độ rọi trung bình 590 lux.
Hiệu quả của giải pháp chiếu sáng SkyLED phòng họp, phòng học là độ rọi cao,
khơng chói lố, khơng đổ bóng, tuỳ chọn 3 màu CCT, tiết kiệm điện năng và tuổi thọ
cao.

Mơ hình chiếu sáng phịng học đã đƣợc áp dụng cho nhiều cơng trình khác nhau
ví dụ nhƣ Trung tâm giáo dục Bé thông minh 536A Minh Khai và số 2A Giảng võ Hà
Nội, đƣợc học sinh và phụ huynh rất thích.


126

Hình 5. 21. Mơ phỏng chiếu sáng
phịng họp Viện Khoa học vật liệu.

Hình 5. 22. Ảnh chụp phịng họp Viện
Khoa học Vật liệu chiếu sáng bằng đèn
SkyLED

5.3.2. Chiếu sáng căn hộ, nhà ở.
Đặc điểm của căn hộ là mặt bằng rộng nhƣng trần nhà thấp (từ 2,6 đến 2,9 m),
vì vậy giải pháp truyền thống sử dụng đèn downlight sẽ gây chói lố và phân bố độ rọi
cục bộ, gây ô nhiễm ánh sáng. Giải pháp giấu đèn vào hốc trần thạch cao gây mất mát
rất nhiều bời 2 lý do: phân bố cƣờng độ sáng khơng thích hợp nhƣ đã mơ phỏng và
phân tích trong cơng trình [CT 2], thêm vào đó vành hộp thạch cao nơi lắp đèn còn che
chắn rất nhiều. Hậu quả là 70% ánh sáng mất mát trong hốc trần, 30% còn lại chỉ chiếu
sáng đƣợc khoảng 30 cm so với khoảng cách 2 m cần đƣợc chiếu sáng đồng đều.
Giải pháp Chiếu sáng Dƣỡng sinh 5S trong căn hộ (Hình 5.23) tạo ra hiệu quả
chiếu sáng ƣu việt hơn hẳn so với các giải pháp chiếu sáng truyền thống khác, đồng
thời tiết kiệm chi phí lắp đặt và sử dụng lâu dài. Độ rọi trung bình đạt 500 lux tuỳ
thuộc vào khơng gian sử dụng, với mật độ năng lƣợng dƣới 10 W/m2, phù hợp với quy
chuẩn của Bộ Xây dựng ban hành (<13 W/m2). Phịng khách đạt độ rọi trung bình mặt
ngang 800 lux, mặt đứng 350 lux, có tác dụng nâng cao thị lực, ngăn ngừa tật khúc xạ
và sự phấn khởi của cƣ dân (Hình 5.24). Hơn nữa, hiện tƣợng chói lố đã đƣợc dỡ bỏ
hồn tồn ngay cả khi bật tồn bộ hệ thống đèn SkyLED.

Trong một gói sản phẩm tiết kiệm, phòng ngủ 15 m2 đƣợc lắp đặt hai hệ thống
chiếu sáng độc lập: 1 bộ đèn SkyLED 10W CCT 3000K tạo ra độ rọi trung bình 50 lux,
sử dụng trƣớc khi ngủ và lúc mới ngủ dạy; 4 bộ đèn SkyLED 18W CCT 6500 K khác


127

đƣợc lắp xung quanh tạo ra độ rọi 250 lux sử dụng khi có các sinh hoạt khác trong
phịng. Giải pháp này cũng hồn tồn khơng gây chói lố ngay cả khi nằm trên giƣờng
đọc sách. Trong phƣơng án nâng cấp khác, các bộ đèn thông minh thay đổi đƣợc nhiệt
độ màu và cƣờng độ đƣợc lắp đặt, có thể đạt đƣợc độ rọi cực đại lên tới 500 lux. Hình
5.26 là ảnh chụp phịng bếp sử dụng đèn SkyLED thả trần, khi khơng có vị trí để gắn
tƣờng các đèn SkyLED, với độ rọi mặt bếp lên tới 800 lux, đảm bảo các thao tác tinh vi
khi làm bếp.

Hình 5. 23. Mô phỏng chiếu sáng một
căn hộ tiêu biểu, bao gồm phịng khách,
bếp và các phịng ngủ

Hình 5. 24. Ảnh chụp phòng ngủ sử dụng
đèn SkyLED CCT 3000 K mắc đầu
giƣờng và CCT 6500 K chiếu sáng
chung

Hình 5. 25. Ảnh chụp phịng khách sử
Hình 5. 26. Ảnh chụp phịng bếp sử dụng
dụng đèn SkyLED gắn tƣờng đổi màu và
đèn SkyLED thả trần CCT 5000 K
bầu trời nhân tạo
Các hiệu quả khác cũng đƣợc ghi nhận khi chiếu sáng căn hộ, đó là khả năng

loại bỏ trần thạch cao ở khu vực trung tâm các phòng, tăng chiều cao sử dụng lên đến


128

tận trần bê tông (3 m tới 3,2 m). Các thiết bị treo trên trần nhƣ quạt trần, điều hoà, đèn
chùm cũng khơng tạo bóng dƣới ánh sáng của giải pháp Chiếu sáng 5S.
5.3.3. Chiếu sáng cửa hàng, phòng khám bệnh.
Khi đƣợc chiếu lƣớt bằng đèn SkyLED, mặt tiền của cửa hàng hoặc phịng
khám có mảng sáng rộng, đồng đều và hồn tồn khơng chói mắt nhƣ ảnh chụp trên
Hình 5.27. Giải pháp này không những làm nổi bật chức năng của cửa hàng, mà cịn
góp phần giảm tai nạn giao thông do ánh sáng trực tiếp chiếu vào mắt ngƣời đi đƣờng.
Phía trong các phịng khám răng, phịng xoa bóp hay spa, trần nhà có ánh sáng rất dịu
và đều, tạo cảm giác thƣ giãn và giảm đau cho bệnh nhân.

Hình 5. 27. Ảnh chụp phía bên ngồi phịng chữa
răng 45 Tô Hiệu Hà nội, chiếu sáng bằng bộ đèn
SkyLED

Hình 5. 28. Trần nhà phịng chữa
răng chiếu sáng bằng 4 đèn
SkyLED

5.3.4. Chiếu sáng nghệ thuật, tâm linh
Hai giải pháp chiếu sáng khác nhau đã đƣợc chúng tôi áp dụng để chiếu sáng
Đền Chùa, nơi thờ cúng. Đối với các cơng trình có các tác phẩm nghệ thuật vẽ trên
trần, tƣờng…chúng tôi sử dụng các bộ đèn SkyLED gắn tƣờng để chiếu lƣớt trần, nhƣ
cơng trình chiếu sáng chùa Quế lâm, Việt trì Phú thọ (Hình 5.29). Yêu cầu về giải pháp
chiếu sáng là khơng nhìn thấy đèn và ánh sáng trực tiếp. Độ rọi trên mặt sàn đạt 250
lux khi bật tất cả các bộ đèn. Nhóm tƣợng Quán Thế âm đƣợc chiếu sáng rất sáng và

dịu mắt, thể hiện đƣợc tiêu chí nghệ thuật và tâm linh của các Thầy.


129

Hình 5. 29. Ảnh chụp Hội trƣờng chùa
Quế lâm rộng 700 m2 chiếu sáng bằng
đèn SkyLED

Hình 5. 30. Ảnh chụp nhóm tƣợng Quán
Thế âm chiếu sáng bằng đèn SkyLED

Đền Hùng có phong cách kiến trúc theo kiểu mái đình truyền thống với bộ
khung bao làm từ vật liệu gỗ quí sẫm màu, vì vậy cần phải tạo ra các bộ đèn có diện
tích chiếu sáng rộng. Chúng tơi đã thiết kế và lắp đặt bộ đèn Bánh chƣng tƣợng trƣng
cho đất có hình vng và bộ đèn Bánh dày tƣợng trƣng cho trời có hình lục giác, lắp
đèn chiếu hắt từ cạnh dƣới lên (Hình 5.31).

Hình 5. 31. Ảnh chụp các bộ đèn Bánh Trƣng, Bánh dày trong Đền Hùng Phú Thọ


130

Điểm đặc biệt của các bộ đèn Bánh chƣng, Bánh dày là ở ba khía cạnh rất quan
trọng. Về khía cạnh chiếu sáng, góc chiếu của bộ đèn rất rộng, chiếu sáng nóc Đền
Giếng làm rõ kết cấu cổ truyền cũng nhƣ các hoạ tiết chạm khắc, sơn son thếp vàng;
chiếu sáng ngang vào ban thờ và đồ thờ cúng, chiếu xuống dƣới sàn phục vụ ngƣời
quan sát.
Về khía cạnh tiện nghi, do tổng diện tích mặt phát sáng của bộ đèn khoảng 5m2
cho tổng quang thông 5000 lm cho nên ánh sáng phát ra từ mặt phát sáng thứ cấp có độ

chói rất dịu, chỉ vào khoảng 1500cd/m2, gấp 3 lần độ chói của một chiếc TV thơng
thƣờng, hơn nữa lại không thấy ánh sáng trực tiếp từ LED nên hiện tƣợng chói lố đã
đƣợc loại bỏ hồn tồn.
Về khía cạnh trang trí, mặt trên và mặt bên của các bộ đèn đƣợc căng các hình
ảnh in hoạ tiết lên màng polimer co giãn nhiệt, tạo ra một sự linh hoạt khi muốn thay
đổi nội dung hoặc sửa chữa.
Về các nội dung các hoạ tiết, một phƣơng án ƣu tiên đã đƣợc lựa chọn và thử
nghiệm, đó là khắc hoạ lại nét sinh hoạt của nhân dân và quan niệm về trời đất của thời
đại Vua Hùng. Trời Tròn Đất Vuông là quan niệm cổ đại thông qua các câu chuyện
đƣợc kể lại với các nét sinh hoạt chuyển từ săn bắt hái lƣợm sang chăn nuôi trồng trọt.
Với các hoạ tiết lấy cảm hứng từ hoa văn trên trống đồng Ngọc lũ, chúng tôi muốn ôn
lại một thời kỳ văn minh rất sớm của đất nƣớc từ cảnh chăn ni, trồng trọt, xay lúa giã
gạo đến việc tìm hiểu hình thái của trời đất. Đây cũng là thơng điệp mà Bác Hồ đã căn
dặn trƣớc khi Ngƣời đi xa:‖ Các Vua Hùng đã có cơng dựng nƣớc, bác cháu ta phải
cùng nhau giữ lấy nƣớc‖.
5.3.5. Bàn học tích hợp hộp sáng chống cận thị
Vấn đề cận thị, nhƣợc thị đã và đang trở nên nghiêm trọng trong những năm gần
đây với nguyên nhân chủ yếu là môi trƣờng và lối sống hiện đại không phù hợp với bộ
gien nguyên thuỷ của con ngƣời. Cho đến nay, có rất nhiều sự đồng thuận về những
nguyên nhân quan trọng nhất gây nên tật cận thị, đó là học sinh nhìn gần quá lâu trong
môi trƣờng chiếu sáng không hợp lý. Chúng tôi đang tập trung giải quyết nguyên nhân


131

gây nên loại tật, bệnh nói trên thơng qua Bàn học thơng minh tích hợp hộp sáng chống
cận thị mơ phỏng bầu trời tự nhiên (gọi tắt là Bàn học chống cận thị). Thiết kế Bàn học
chống cần thị đƣợc mơ tả trên Hình 5.32, theo đó các thơng số quang điện trong hộp
sáng phải đảm bảo:
- Độ rọi cực đại mặt ngang trên mặt bàn EMH> 900 lux và độ rọi mặt đứng EMV>

400 lux đủ cao để nâng cao hƣng phấn và sáng tạo.
- Độ đồng đều (U uniformity) UMH > 80%, UMV > 30%, cao hơn tiêu chuẩn quốc
tế.
- Độ chói mặt bàn (luminance): 20 cd/m2 mắt.
- Lựa chọn tuỳ biến đƣợc một trong 3 nhiệt độ màu CCT sử dụng tay bấm điều
khiển từ xa, 6500 K buối sáng, 4200 K buổi chiều, 3000 K buổi tối.
- Góc khối chiếu sáng Ω~π sr, đủ lớn để xố bóng (shadow-free).
- Bố trí góc thƣ giãn dùng gƣơng phẳng để tăng tầm nhìn.

Hình 5. 32. Hình vẽ Bàn chống cận
thị thơng minh với hàng rào hồng
ngoại

Hình 5. 33. Ảnh chụp nguyên mẫu Bàn học
chống cận thị với mơ hình bầu trời thu nhỏ.

Trong những phiên bản sau, chúng tơi sẽ tích hợp một số tính năng thơng minh
nhƣ phát hiện thêm tính năng nhắc nhở, can thiệp vào thời gian nghỉ ngơi, tƣ thế làm
việc của học sinh.


132

Kết luận chƣơng V
Chúng tôi đã chế tạo thành công 06 bộ đèn SkyLED tích hợp thấu kính biên
dạng tự do FO có chức năng phân bố ánh sáng bất đối xứng: bộ đèn SkyLED gắn
tƣờng chiếu trần, bộ đèn thả trần chiếu hai phía, bộ đèn thả trần chiếu 3 phía, bộ đèn
thu hẹp góc chiếu, bộ đèn LED chiếu bảng và bộ đèn LED dụ cá. Thông số quang điện
của các bộ đèn khảo sát trên hệ đo quả cầu tích phân Everfine tại Viện Khoa học vật

liệu. Phổ phân bố cƣờng độ sáng đƣợc đo tại Trung tâm đo lƣờng tiêu chuẩn Quatest I
và Trung tâm R&D Chiếu sáng, cơng ty CP Bóng đèn Phích nƣớc Rạng Đơng.
Chúng tơi đã đƣa ra đƣợc các tiêu chí chiếu sáng Dƣỡng sinh phù hợp và thân
thiện với con ngƣời nhất: độ rọi chiếu sáng cao (500-1000lux), góc chiếu sáng rộng
(~πsr), ánh sáng thay đổi cả phổ và cƣờng độ sáng theo nhịp ngày đêm.
Để đánh giá hiệu quả sử dụng cuối cùng, chúng tôi đã tiến hành xây dựng một
số mơ hình chiếu sáng thực tế: chiếu sáng lớp học, nhà ở, cửa hàng, chiếu sáng tâm
linh, bàn học chống cận… và đã thu đƣợc nhiều phản hồi tích cực từ phía ngƣời sử
dụng.


133

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Mặc dù các vấn đề đƣợc trình bày trong luận văn này chủ yếu là tổng hợp kết
quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng nhƣ trong nhóm nghiên cứu
của chúng tơi. Tuy nhiên tơi cũng xin đƣợc phép tóm tắt các đóng góp của luận văn
này trong các lĩnh vực sau đây:
Về phƣơng pháp nghiên cứu: Chúng tôi đã đƣa ra đƣợc một mơ hình lý thuyết
tổng qt làm tiêu chí để thiết kế mơ phỏng các bộ đèn SkyLED có tính năng phân bố
đồng đều. Đƣờng cong phân bố cƣờng độ sáng và hàm số tái chuẩn hoá đƣợc đƣa ra
dƣới dạng cơng thức giải tích, bắt nguồn từ dạng hàm Logistic với các giá trị tốc độ
biến đổi K, liên quan với tƣơng phản độ chói trong khơng gian. Kết quả đƣợc cơng bố
trong tạp chí ISI IEEE Photonics J. [CT 2] và đã đƣợc chúng tôi sử dụng để tiếp tục
cải tiến biên dạng thấu kính bất đối xứng AL. Chúng tôi cũng đã đƣa ra quy trình mơ
phỏng quang tia để tối ƣu hố biên dạng thấu kính AL với kết quả đƣợc cơng bố trong
tạp chí ISI Appl.Sci. [CT 1].
Về kết quả nghiên cứu chế tạo linh kiện: Chúng tôi đã thiết kế, mô phỏng, chế
tạo các 3 loại thấu kính FO: thấu kính bất đối xứng AL, thấu kính chiếu góc hẹp NAL,

thấu kính cho đèn LED dụ cá nhằm tạo ra các tính năng phân bố cƣờng độ sáng ƣu
việt. Các loại thấu kính FO này đã tái phân bố cƣờng độ sáng, tạo ra các tính năng khác
biệt và ƣu việt cho các nguồn sáng LED. Số lƣợng thấu kính đã sản xuất và lắp ráp
trong các bộ đèn khoảng 8000 chiếc, với chất lƣợng và độ bền cao.
Chúng tôi đã thiết kế, mơ phỏng, chế tạo các loại máng đèn có tính năng tản
nhiệt và che sáng, ứng dụng để sản xuất các bộ đèn LED đặc chủng. Kết cấu và chức
năng của máng đèn hoàn toàn khác biệt và đã đƣợc đăng ký độc quyền sở hữu trí tuệ
khi tích hợp với các linh kiện khác để tạo ra các bộ đèn LED.
Về kết quả nghiên cứu chế tạo thiết bị chiếu sáng rắn: Chúng tôi đã thiết kế, mô
phỏng, chế tạo, đo đạc, đánh giá 6 loại đèn SkyLED và đèn LED dụ cá, chiếu bảng với
các tính năng quang điện khác nhau. Các loại đèn SkyLED đƣợc sử dụng để chiếu sáng
đồng đều trần, tƣờng, loại bỏ chói loá, nâng cao hiệu quả và tiện nghi chiếu sáng. Hộp


134

sáng chống cận thị sẽ góp phần bảo vệ thị lực và nâng cao độ tập trung chú ý của học
sinh khi học bài ở nhà. Đèn LED dụ cá cơng suất cao, tích hợp thấu kính AL có khả
năng thay thế đèn Metal-Halide, nâng cao hiệu quả tiết kiệm năng lƣợng tới 80%, đồng
thời bảo vệ tốt sức khoẻ của ngƣ dân. Số lƣợng đèn LED đã sản xuất và lắp đặt khoảng
4000 bộ, với chất lƣợng và độ bền cao. Đã chuyển giao công nghệ chế tạo đèn LED
chiếu bảng cho Công ty Rạng Đông. Kết cấu và hiệu quả của các loại đèn SkyLED,
LED dụ cá đã đƣợc báo cáo và bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ thông qua các Hội nghị
khoa học, Sáng chế và Giải pháp hữu ích.
Về giải pháp chiếu sáng và kết quả lắp đặt thử nghiệm các cơng trình: Chúng tơi
đã xây dựng giải pháp Chiếu sáng Dƣỡng sinh 5S, theo đó ngồi những tiêu chí do xu
hƣớng Chiếu sáng lấy con ngƣời làm trung tâm HCL đƣa ra nhƣ chiếu sáng động theo
nhịp điệu ngày đêm, độ rọi cao, chúng tơi cịn tạo ra mơi trƣờng chiếu sáng đồng đều,
loại bỏ chói lố, góc chiếu rộng loại bỏ bóng đổ. Chúng tôi đã đã lắp đặt, đo đạc và
đánh giá trong khoảng 100 cơng trình các loại nhƣ lớp học, phòng họp, phòng khám,

căn hộ, nhà ở, quán hàng, đền chùa… với tổng số đèn khoảng 3000 chiếc.
KIẾN NGHỊ:
Các kết quả thu đƣợc của luận văn mới chỉ là bắt đầu cho một xu hƣớng chiếu
sáng mới lấy con ngƣời làm trung tâm - Chiếu sáng Dƣỡng sinh 5S. Các kết quả này có
thể đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế, cụ thể là:

- Đối với phòng họp, phòng học, căn hộ, nhà ở, phòng khám bệnh, giải pháp
chiếu sáng trực tiếp nên đƣợc thay thế hoàn toàn hoặc phần lớn bằng giải pháp chiếu
sáng Dƣỡng sinh 5S do chúng tôi đề xuất, bào vệ thị lực và sức khoẻ của ngƣời dùng.

- Các bộ đèn SkyLED chiếu trần (Uplight LED) có thể thay thế cho các loại đèn
Downlight LED, Tube LED, Spotlight LED, LED panel để chiếu sáng nội thất.

- Các tính năng đổi màu, dimmable, kết nối, điều khiển thơng minh cần đƣợc
tích hợp vào các bộ đèn LED và hệ thống chiếu sáng.

- Thay thế các loại đèn bàn bảo vệ mắt bằng các hộp sáng chống cận thị thông
minh.


135

- Sử dụng các loại đèn tích hợp thấu kính FO phù hợp trong chiếu sáng dụ cá và
chiếu sáng nông nghiệp để nâng cao hiệu quả chiếu sáng và bảo vệ ngƣời sử dụng.
Một số khía cạnh cần hồn thiện và cải tiến:
Biên dạng của thấu kính AL, kích thƣớc và cấu trúc của gói WLED và vị trí đặt
gói WLED do với thấu kính cần đƣợc tối ƣu hoá để hàm phân bố cƣờng độ sáng gần
nhất với hàm phân bố lý tƣởng thu đƣợc trong cơng trình [CT2]. Bộ đèn SkyLED có
phân bố lý tƣởng sẽ có ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tế chiếu sáng, tạo ra môi
trƣờng sáng đồng đều hơn, tiết kiệm không gian lắp đặt hơn.

Thiết kế các bộ đèn có kết cấu dễ dàng thay thế mô đun LED và nguồn điều
khiển sẽ tiết kiệm vật tƣ hơn khi một linh kiện trong bộ đèn hỏng, không cần thay thế
tất cả. Chi phí bảo hành cũng sẽ giảm, giống nhƣ việc thay thế bóng đèn trong các bộ
đèn truyền thống.
Luận văn này đƣợc hoàn thành với sự hỗ trợ nhiều mặt của các đề tài, dự án, của
các Viện, các Thầy cô và đồng nghiệp, tuy nhiên để kết quả của luận văn có thể đƣợc
tiếp tục phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tế, chúng tôi xin phép đƣợc tiếp
tục nhận đƣợc sự ủng hộ của Viện và các thầy cô, cũng nhƣ hỗ trợ về mọi mặt trong
khuôn khổ các dự án nghiên cứu triển khai.