THAY THẾ ĐÈN HUỲNH QUANG

QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐÈN ĐIỆN - THỜI KỲ CHUYỂN ĐỔI TỪ HUỲNH QUANG SANG LED


1. Lịch sử ra đời của đèn điện

Trong nền văn minh cổ đại của Babylon và Ai cập ánh sáng là xa xỉ. Những đêm Ả rập khác xa với những đêm rực rỡ hôm nay. Cung điện của những kẻ giàu có chỉ được chiếu sáng bằng những ngọn đèn dầu bập bùng. Chúng thường có dạng giống cái bát có miệng hoặc vòi chứa bấc đèn. Mỡ động vật, dầu cá hoặc dầu thực vật (cây cọ hoặc ôiu) chính là nhiên liệu.

 Năm 1809, Humphrey Davy lần đầu tiên biểu diễn đèn hồ quang carbon tại Viện Hoàng Gia ở London.

 Năm 1877, những ngọn đèn hồ quang được treo bên ngoài Nhà hát kịch Ba-lê Pari. Chúng giống như những ngọn nến, bên trong có hai thanh carbon đồng trục phát sáng khi được tách nhau. Đèn hồ quang xuất hiện đúng vào thời điểm lịch sử khi mà điện đã rời bỏ phòng thí nghiệm đi vào cuộc sống thường ngày. Đó là thời gian của các xe ngựa treo đèn hơi đốt, khi mà nội chiến ở Mỹ vừa qua đi được hơn mười năm. Đối với nhiều người, đèn hồ quang là một thiết bị điện đầu tiên mà họ nhìn thấy.

lich su cua bong den1

 Tháng 1 năm 1879, tại phòng thi nghiệm của mình tại Menlo Park, New Jersey, Thomas Alva Edison – một trong những nhà phát minh nổi tiếng nhất của mọi thời đại đã chế tạo bóng đèn điện sợi đốt đầu tiên. Đèn phát sáng khi dòng điện đi qua dây tóc mỏng platin đặt trong một bóng thuỷ tinh hút chân không để chống ôxy hóa. Lúc đó, đèn chỉ cháy trong vài giờ. Chiếc đèn hiệu quả đầu tiên dùng dây tóc là sợi vải tẩm carbon. Trưa ngày 21 tháng 10 năm 1879, mẫu đèn đầu tiên của Edison đã cháy trong 45 giờ. Ngày hôm sau Edison bắt đầu thí nghiệm mới dùng bìa các tôn tẩm carbon làm dây tóc. Vào đêm giao thừa 31 tháng 12 năm 1879 Edison biểu diễn trước công chúng phát minh của ông tại công viên Menlo, New Jersey. Năm 1880, ngày 17 tháng giêng, bằng phát minh số 223,898 được cấp cho Edison vì bóng điện này. Đó là thành quả của sự cải tiến liên tục của Edison làm cho đến tận năm 1879. Mặc dù đã hơn trăm năm qua chiếc bóng đèn này vẫn giống như những chiếc bóng đèn đang chiếu sáng các ngôi nhà hiện nay. Đui đèn của chiếc bóng đèn thế kỷ 19 này vẫn giống như đui đèn ta dùng ngày nay. Đó là một trong các đặc điểm quan trọng nhất của chiếc bóng đèn và hệ thống điện của Edison.

 Đèn phóng điện công suất cao (HID) đã được sử dụng thay cho đèn sợi đốt từ những ngày đầu của thế kỷ 20.Chiếc đèn HID là đèn hơi thủy ngân của Peter Cooper Hewitt chế tạo năm 1901. Đó là một bóng dài khoảng 1.2 mét cho ánh sáng màu xanh – xanh lá cây.

 Những chiếc đèn hơi thủy ngân dày dặn chắc chắn giống như những chiếc đèn sử dụng ngày nay đã được đưa vào sử dụng năm 1934 với công suất 400 W.

 Những nghiên cứu về đèn hơi Natri áp suất thấp bắt đầu từ những năm 1920. Những ứng dụng thương mại đầu tiên được dùng cho chiếu sáng các đại lộ nối vùng Beek và Geleen ở phía bắc của Netherlands ngày 1 tháng 7 năm 1932. Cũng trong năm này, đường Purley Way ở London cũng được chiếu sáng bằng loại đèn này. Đèn hơi Natri áp suất thấp dễ nhận biết bởi màu vàng hổ phách của mình.

 Đèn huỳnh quang được trình diễn trước công chúng tại hội chợ quốc tế tại New York vào năm 1937. Loại đèn này được thương mại hóa khoảng năm 1938. Đèn huỳnh quang thuộc loại nguồn sáng phóng điện áp suất thấp, ánh sáng được phát ra bởi bột huỳnh quang sau khi chúng được kích thích bằng các tia cực tím phát ra bởi phóng điện của hơi thủy ngân.

 Đèn sợi đốt dây tóc Vonfram có pha hơi nguyên tố halogen được sáng chế vào năm 1957 và đưa vào sử dụng năm 1960 để chiếu sáng phối cảnh trong các nhà hát kịch. Bóng đèn sợi đốt vonfram thường bị đen với thời gian do vonfram bay hơi khỏi dây tóc và bám lên thành của bóng đèn. Hơi halogen dùng để tự làm sạch. Khi các nguyên tử vonfram bay hơi khỏi dây tóc chúng sẽ kết hợp với các nguyên tử halogen và lắng đọng trở lại chính trên dây tóc.

 Đèn hơi kim loại halide được phát triển vào khoảng năm 1960. Đèn halide thuộc loại đèn phóng điện trong môi trường hơi thủy ngân áp suất cao có pha thêm hơi của các nguyên tố halogen.

 Đèn hơi Natri áp suất cao được sử dụng rộng rãi ngay từ khi chúng ra đời vào năm 1966. Đèn này cho độ rọi lớn hơn đèn thủy ngân, huỳnh quang hoặc sợi đốt và có màu tự nhiên hơn so với đèn Natri áp suất thấp.

 Một trong những phát triển mới nhất và gây sự chú ý nhất của công nghệ chế tạo các nguồn sáng là của công ty Fusion Lighting (Mỹ) với sự trợ giúp của Uỷ ban Năng lượng Mỹ là đèn cảm ứng không điện cực dùng môi trường hơi sulphur chế tạo năm 1994.



2. Lịch sử ra đời đèn led 

Đèn LED viết tắt của Light-Emitting-Diode có nghĩa là “đi-ốt phát sáng”, là một nguồn sáng phát sáng khi có dòng điện tác động lên nó. Được biết tới từ những năm đầu của thế kỷ 20, công nghệ Đèn LED ngày càng phát triển, từ những diode phát sáng đầu tiên với ánh sáng yếu và đơn sắc đến những nguồn phát sáng đa sắc, công suất lớn và cho hiệu quả chiếu sáng cao.

Hoạt động của Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn. Trong khối điốt bán dẫn, electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và sự chênh lệch năng lượng này được phát xạ thành những dạng ánh sáng khác nhau. Màu sắc của Đèn LED phát ra phụ thuộc vào hợp chất bán dẫn và đặc trưng bởi bước sóng của ánh sáng được phát ra.

Điốt bán dẫn phát sáng đầu tiên được biết đến vào năm 1907 bởi nhà thí nghiệm người Anh H.J. Round tại phòng thí nghiệm Marconi khi ông làm thí nghiệm với tinh thể SiC (Silic và Cacbon). Sau đó, nhà khoa học Nga Oleg Vladimirovich Losev đã tạo ra Đèn LED đầu tiên, nghiên cứu sau đó đã bị quên lãng do không có ứng dụng nhiều trong thực tiễn. Năm 1955, Rubin Braunstein đã phát hiện ra sự phát xạ hồng ngoại bởi hợp chất GaAs(Gallium và  Arsenide) và một số hợp chất bán dẫn khác.

 Năm 1961, hai nhà thí nghiệm là Bob Biard và Gary Pittman làm việc tại Texas Instruments đã nhận thấy rằng hợp chất GaAs phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện tác động và sau đó Bob và Gary được cấp bằng sáng chế ra điốt phát hồng ngoại.

 Đèn LED phát ánh sáng đỏ đầu tiên được phát triển vào năm 1962 bởi nhà nghiên cứu khoa học Nick Holonyak Jr. trong khi ông đang công tác tại công ty General Electric. Sau đó ông chuyển tới trường đại học Illinois và tại đây ông đã được gặp “cha đẻ của điốt phát xạ”, M. George Craford. George là người đã phát minh ra bóng Đèn LED có màu vàng đầu tiêncó cường độ sáng gấp 10 lần ánh sáng của bóng LED màu đỏ và màu cam vào năm 1972. Năm 1976, T.P. Pearsall đã tạo ra LED hiệu suất cao có ứng dụng quan trọng cho lĩnh vực thông tin liên lạc bằng sợi quang.

Ứng dụng thực tiễn đầu tiên của điốt phát quang là chúng được sử dụng rộng rãi thay thế cho thiết bị chỉ thị bằng bóng sợi đốt. Điốt còn được ứng dụng trong việc chế tạo Đèn LED 7 thanh và sau này là ứng dụng trong tivi, radio, điện thoại, máy tính, đồng hồ…Ban đầu, các Đèn LED ánh sáng đỏ chỉ đủ sáng phục vụ cho mục đích chỉ thị, ánh sáng của chúng phát ra không đủ để chiếu sáng cả một vùng. Sau đó, khi mà công nghệ Đèn LED phát triển, các nguồn Đèn LED có hiệu suất phát sáng hiệu quả được phát minh dần dần phục vụ cho mục đích chiếu sáng. Nhất là việc phát minh và phát triển Đèn LED công suất cao, đã đáp ứng được hoàn toàn cho việc chiếu sáng.


 Nguyên lý hoạt động:


Giống như những điốt thông thường, Đèn LED bao gồm hai lớp bán dẫn loại p và n ghép vào nhau. Khối bán dẫn loại p(anốt) chứa nhiều lỗ trống có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối bán dẫn loại n(catốt), cùng lúc khối bán dẫn loại p lại nhận các electron từ khối bán dẫn loại n chuyển sang. Kết quả là hình thành ở khối p điện tích âm và khối n điện tích dương.

Ở bề mặt tiếp giáp giữa hai khối bán dẫn, các electron bị các lỗ trống thu hút và có xu hướng tiến lại gần nhau, kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hoà. Quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng các photon ánh sáng.

Bước sóng của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào cấu trúc của các phân tử làm chất bán dẫn. Nếu bước sóng này nằm trong dải bước sóng từ vùng hồng ngoại đến vùng tử ngoại, mắt chúng ta có thể cảm nhận được màu sắc của ánh sáng đó.


 Sự ra đời của đèn LED đưa đến sự cáo chung của đèn bóng Edison. Đèn LED có thể làm nhỏ, tiêu hao ít năng lượng, hiệu suất phát quang lớn và tuổi thọ dài. Đèn LED có hiệu suất 10 lần lớn hơn đèn bóng và có tuổi thọ kéo dài khoảng 100.000 giờ so với đèn bóng là 1000 giờ. Hiện nay, đèn LED được áp dụng ở khắp mọi nơi, từ cái đèn pin, đèn nhấp nháy xe đạp, đèn hiệu ô tô đến những màn hình tivi khổng lồ treo ở các tòa nhà trong thành phố.

 Khoảng nửa thế kỷ 20, sau khi thay sợi đốt carbon bằng sợi vonfram, hàng năm hàng tỷ đèn sợi đốt được sản xuất. Mối quan tâm trong giai đoạn này là tăng độ rọi của nguồn sáng chứ chưa phải là chất lượng của ánh sáng.

 Sự xuất hiện của các nguồn sáng phóng điện công suất cao và huỳnh quang đánh dấu một bước tiến mới của công nghệ chiếu sáng. Trong khoảng 90 năm (từ 1900 đến 1990) nhiều nguồn sáng dùng điện khác nhau đã được sản xuất bằng các công nghệ hiện đại khác nhau. Giai đoạn này có thể gọi là giai đoạn chiếu sáng phổ (spectral lighting), điều này có nghĩa là nhà sản xuất và người tiêu dùng quan tâm không chỉ cường độ sáng mà cả những đặc trưng quang trắc của nguồn sáng.

 Từ năm 1990 đến nay công nghệ chiếu sáng dần dần chuyển sang công nghệ chiếu sáng tiện ích (high-benefit lighting) đặc trưng bằng sự tiếp tục cải tiến các nguồn sáng hiệu quả năng lượng (energy-efficient lighting), nâng cao phẩm chất của ánh sáng, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.



3. Thời kì LED lên ngôi:



Với nhiều ưu điểm hơn hẳn huỳnh quang, bóng led đem lại các mặt tích cực sau đây:


 Phát sáng gấp 4 lần, tuổi thọ gấp 6 lần, tiết kiệm hơn 40% lượng điện tiêu thụ so với đèn dây tóc, đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact được xem là giải pháp chiếu sáng hiệu quả thay thế bóng đèn dây tóc cho đến khi đèn LED tiết kiệm điện xuất hiện. Với cùng một kích thước, bóng đèn LED lại tiết kiệm hơn 60% lượng điện tiêu thụ so với đèn huỳnh quang. Nếu nhà xưởng, công trình xây dựng cần sử dụng số lượng lớn bóng đèn để chiếu sáng thì sử dụng đèn led có thể tiết kiệm được tổng chi phí điện năng tiết kiệm rất lớn. Nhiều trung tâm thương mại đã mạnh dạn đầu tư hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED với số lượng cả nghìn bóng, có giá trị hàng tỷ đồng nhờ hiệu quả tiết kiệm điện năng và chi phí lâu dài mà sản phẩm này mang lại.

 Không chỉ thế, đèn LED còn khắc phục được nhiều nhược điểm của đèn huỳnh quang như không ồn, không nhấp nháy làm hại mắt và không chứa các kim loại độc như thuỷ ngân, vì vậy đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Khả năng chiếu sáng của đèn LED cũng tốt hơn, với mức độ tập trung ánh sáng cao, không toả nhiệt nóng, có thể đạt hiệu suất chiếu sáng lên tới 95%




 Trước đây, người dùng từng phân vân đèn Led tiết kiệm điện thật nhưng chỉ có các màu trắng xanh, trắng ấm nghèo nàn như đèn huỳnh quang. Nhưng với sự phát triển của công nghệ tiên tiến, đèn LED ngày càng có  nhiều màu sắc khác nhau, từ xanh lạnh đến vàng ấm, đảm bảo độ hoàn màu ngày càng cao. Đèn LED cũng có nhiều kiểu dáng, mẫu mã đa dạng thích hợp với mọi không gian như nhà ở, trường học, nhà xường, đường phố,…

 Đèn led đang được rất nhiều doanh nghiệp, hộ gia đình đã lựa chọn bóng đèn LED cho nhiều không gian nội thất khác nhau như phòng ngủ, phòng ăn, phòng hội nghị, triển lãm, hồ bơi, sân vườn, …bởi đèn led tiết kiệm điện và không gây hại cho sức khỏe. Không chỉ vậy tuổi thọ của đèn led cao hơn hẳn so với các loại bóng đèn khác, tuổi thọ của đèn led lên đến 50.000 giờ trong khi đèn huỳnh quang chỉ khoảng 15.000 giờ.



4. Công ty TNHH SX - TM - Dịch vụ & Quảng cáo Tân Phú Thành

  Ngày nay, thị trường thế giới đang chuyền dần thay thế từ đèn huỳnh quang sang những loại bóng led với nhiều ưu điểm hơn và bắt được nhu cầu đó, chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra một giải pháp tối ưu để thay để đèn huỳnh quang một cách hoàn hảo nhất là bóng tuýp LED ELV T5 và T8.


Ưu điểm của bóng LED ELV T5 và T8 là:


    - Sử dụng cho mọi công trình như nhà, công xưởng, siêu thị, trường học…

    - Phương pháp đấu dây 1 đầu của LED tuýp ELV đảm bảo theo tiêu chuẩn Quốc tế IEC.

    - Cho ánh sáng hài hòa, không nhấp nháy, không gây chói mắt.

    - Không phát tia cực tím, không chứa thủy ngân, chì, giảm thiểu khí CO2.

    - Độ bền, tính thẩm mỹ cao.

    - Tiết kiệm điện đến hơn 50%.

    - Tuổi thọ đèn dài hơn 25.000 giờ.

    - Ánh sáng tùy chọn: Vàng – Nắng ấm – Trắng.




Một số hình ảnh của sự thay thế bóng LED T5 và T8: