Chuyên mục: Công Nghệ Mới

Vật liệu Graphene Và Những Ứng Dụng Hiệu Quả Trong Đèn LED

Các nhà khoa học, các nhà nghiên cứu luôn luôn muốn tìm ra những bước tiến công nghệ cho toàn thế giới. Và nhờ vào sự nghiên cứu đầy hang say của mình, một bước tiến mới cho công nghệ đèn LED được mở ra nhờ vào cách ứng dụng vật liệu grapheme vào thiết bị đèn LED. Trong cách nhà nghiên cứu, có sự tham gia của người Việt, họ dựa vào những ưu điểm của vật liệu Grapheme đó là khả năng dẫn nhiệt tốt để khai thác và ứng dụng nó vào đèn LED.

Vật liệu Graphene là một loại vật liệu mới vô cùng kỳ diệu. Sự kết hợp của loại vật liệu này cùng với công nghệ đèn LED sẽ mang đến một tương lai mới cho công nghệ chiếu sáng. Đặc biệt, nó đánh dấu một bước tiến hoàn toàn mới cho công nghệ. Một nhà nghiên cứu trong hai nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc và Việt Nam cho biết, mục tiêu ban đầu của họ không phải là sự kết hợp này, những cuối cùng, họ may mắn khi đã nghiên cứu được một sự kết hợp hoàn hảo này.

Nghiên cứu này của các nhà nghiên cứu dựa vào đặc tính dẫn nhiệt tốt của vật liệu grapheme. Trên tạp chí Nature đã có công bố, họ đã chứng được rằng, nhờ vào tính dẫn nhiệt này đã giúp cho đèn LED trở nên sáng hơn đồng thời không hề tiêu tốn thêm nhiệt năng.

Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu, họ cũng gặp phải rất nhiều những thách thức về mặt công nghệ. Thách thức lớn nhất đối với họ là câu hỏi : Làm thế nào để trồng được lớp tinh thể GaN trong cấu trúc đèn LED lên trên nền vật liệu grapheme trong khi có sự khác biệt rất lớn về cấu trúc tinh thể và hằng số mạng tinh thể. Và cuối cùng, bằng sự nỗi lực của cả nhóm, họ đã tìm ra được giải pháp hiệu quả, được cho là tối ưu nhất là sử dụng một lớp đệm khuôn mẫu oxit grapheme với kích thước micro đế sapphire. Đặc biệt, sự kết hợp này cho phép việc sử dụng bóng đèn tiêu tốn một lượng chỉ bằng 1/5 so với khi bạn sử dụng bóng đèn sợi đốt thông thường. Hơn nữa, tuổi thọ của chúng có thể kéo dài lên tới 25 năm, gấp rất nhiều lần do với bóng đèn sợi đốt. Có thể nói, đây được coi như là một sự tiến bộ mới cho công nghệ đặc biệt là bóng đèn LED. Tuy bóng đèn LED mang trong mình nhiều tính năng ưu việt và được sản xuất, bán trên thị trường với số lượng lớn nhưng bản thân nó cũng phải đối mặt với rất nhiều những thách thức trên thị trường công nghệ hiện nay. Loại bóng đèn LED có công suất cao khoảng 1600 lumen vẫn chưa được biết đến nhiều bởi ở những độ sáng cao, nếu không cẩn thận có thể gây hỏng thiết bị do một phần lượng nhiệt tỏa ra bên ngoài.

Chúng ta có thể hi vọng vào tương lai rằng, với những tiến bộ công nghệ khởi đầu này sẽ là động lực cho sự khởi đầu mới ở những nước tiếp theo.

Đèn LED Nanoleaf Với Khả Năng Tiết Kiệm Điện Vượt Trội

Đèn luôn là một vật dụng cực kì cần thiết trong cuộc sống của chúng ta. Thiếu ánh sáng, thiếu đèn đồng nghĩa với việc mất đi sự sống. Bởi vậy, thị trường đèn cũng giống như những thị trường thực phẩm khác, chúng vô cùng đa dạng và nhiều mẫu mã cho các bạn lựa chọn. Bên cạnh nhưng tiêu chí như màu của ánh sáng, thẩm kỹ của đèn thì khả năng tiêu tốn điện nay ( hay còn gọi là tiết kiệm điện ) cũng được các chị em quan tâm. Hiện na, đèn LED là loại đèn tiết kiệm điện và được rất nhiều gia đình sử dụng bởi ánh sáng tự nhiên của nó. Tuy nhiên, thế giới càng phát triển, công nghệ ngày càng hiện đại, chúng ta lại được biết thêm một chiếc đèn tiết kiệm điện nhất thế giới được cho rằng là số một . Đó là đèn Nanoleaf . Loại bóng đèn này xuất hiện dưới sự đầu tư của tỷ phý bất động sản HongKong Lý Gia Thành. Vậy tại sao nhà tỷ phú lại đầu tu vào chiếc đèn này? Liệu những đặc tính ưu việt của chiếc đèn này có mang lại lợi ích to lớn cho ông?

Khác với những hình dàng của những loại bóng đèn bình thường khác, bóng đèn Nanoleaf không hề có kiểu thiết kế dạng hình vòng cung mà thiết kế của nó là sử dụng các bóng đèn LED nằm trên các bản mạch gấp. Cùng với tính chất công nghiệp của bóng đèn, ánh sáng phát ra từ bóng đèn sẽ tỏa ra mọi hướng với cường độ ổn định. Nhiều người sẽ lo sợ rằng với lượng nhiệt tỏa ra như vậy thì khi chẳng may chúng ta hoặc trẻ con lỡ tay chạm vào sẽ gây bỏng. Tuy nhiên, với loại bóng đèn này thì các bạn không phải lo nhé, nhờ vào việc sử dụng tinh tế bóng LED trên các bản mạch nên lượng nhiệt sẽ được tỏa ra và khi sờ vào bóng đèn sẽ không bị bỏng, rất an toàn khi có trẻ nhỏ xung quanh bạn và trong gia đình khi sử dụng.

Không phải đèn Nanoleaf chỉ có duy nhất một điểm khác nhau ở hình dáng đâu nhé, điều quan trọng hơn cả là nó còn là bóng đèn sử dụng năng lượng tiết kiệm nhất trên thế giới. Thậm chí, nếu so với bóng LED thông thường thì chúng tiết kiệm đến 80% đó. Bên cạnh việc tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ của bóng được tăng lên tới 27 năm. Cho dù bạn có sử dụng bóng trong khaorng từ 3-4 tiếng thì tuổi thộ của nó vẫn sẽ dao động vào khoảng từ 25-27 năm .

Chẳng cần phức tạp khi phải sử dụng phần mềm hay phụ kiện, bóng đèn Nanoleaf là một sự vượt bậc của công nghệ khi chúng ta chỉ cần sử dụng những công tắc quen thuộc ở nhà là có thể điều chỉnh cường độ ánh sáng của đèn.

Khi bật sáng bóng đèn Nanoleaf, bạn sẽ thấy độ sáng của nó có thể tương đương với một bóng đèn 75W hoặc có khi còn cao hơn, nhung thực tế, công suất mà nó tỏa ra chỉ hơn 10W. Ngoài ra, bóng đèn Nanoleaf có thể hoàn toàn sử dụng để làm đèn ngủ, đèn càng tối thì càng tiết kiêm điện, khi đó công suất mà đèn tiêu thụ chỉ ở con số 0,5W mà thôi.

Hơn thế nữa , Apple là Homekit là một hãng thiết bị chuyên dùng cho kiểu nhà thông minh của đã nhờ sự trợ giúp của Nanoleà để thông qua Siri điều chỉnh mệnh lệnh bằng giọng nói. Không chỉ có nhiều tính năng vượt trội như vậy, bóng đèn Nanoleaf còn có rất nhiều thiết kế đẹp, sang trọng và lôi cuốn cho bạn lựa chọn. Có nhiều màu cho bạn lựa chọn màu của bóng, nhiệt độ ánh sáng của có hai loại là loại 3000K và 6000K. Duy chỉ có một điều là bóng Nanoleaf không đổi màu được. Bạn có nghĩ 800k là cái giá hơn đắt để sở hữu bóng đèn Nanoleaf? So với những loại bóng khác thì đúng là giá của chiếc bóng này có giá cao hơn hẳn, nhưng nếu có cái nhìn rõ hơn thì bạn sẽ thấy nó hoàn toàn xứng đáng với những thiết kế độc đáo, phù hợp với khả năng tiết kiệm điện nhất thế giới cùng với tuổi thọ cao.

Tản Nhiệt Trên Động Cơ Phản Lực Được Áp Dụng Cho Đèn LED

Bạn khó có thể tin được rằng, một thiết bị của động cơ phản lực lại có thể được ứng dụng để tạo ra những tính năng vượt trội cho việc sản xuất bóng đèn LED. Đúng vậy, nhìn động cơ phản lực và bóng đèn LED chẳng hề giống nhau ở bất kì một điểm gì, cả về đặc điểm lẫn tác dụng, nhưng chúng đều chịu ảnh hưởng thì từ nhiệt độ gây ra hiện tượng nóng quá mức, cần một hệ thống làm mát thích hợp.

Tuy nhiên, động cơ phản lực đã được các nhà nghiên cứu và thiết kế thành công những cơ chế làm mát rất hiệu quả còn với bóng đèn LED, thiết bị làm mát ấy vẫn chưa thể hoạt động mà chỉ ở trong giai đoạn được gọi là đã lắp đặt xong, chỉ chờ học việc xong là sử dụng .

Nắm bắt được thực trang này, nhà sản xuất thiết bị điện General Electric ( GE ) đã có mong muốn thay đổi chúng, họ bắt tay vào nghiên cứu cơ chế làm mát ứng dụng cho đèn LED và họ bắt đầu nghiên cứu cơ chế làm mát dùng trong các động cơ phản lực để áp dụng cho các bóng đèn LED.

Và cuối cùng, họ đã nghiên cứu thành công, công nghệ này được áp dụng vào bóng đèn LED. Việc sử dụng nó đã cho ta thấy kết quả của sự nghiên cứu, các bóng đèn LED đã bớt đi độ nóng do tỏa nhiệt, tuổi thọ của chúng được tăng lên đồng thời đèn LED có thể tạo ra một nguồn sáng lớn hơn hẳn so với những loại đèn LED bình thường ngày xưa. Đặc biệt, chúng chỉ tiêu tốn mức năng lượng bằng 1/3 mức năng lượng so với loại đèn LED không sử dụng công nghệ này.

Nhờ vậy, bóng đèn LED trở nên phổ biến với những tính năng ưu việt. Bật mí về công nghệ này, người đại diện của nhà sản xuất thiết bị điện GE cho biết: Họ dựa vào một công nghệ có tên là “microfluidics.” Giải thích về sự thành công này, họ cho biết : Hệ thông làm mát kép của GE là những thiết bị dạng ống xếp siêu nhỏ, đủ để tạo ra những dòng khí phản lực với vật tốc rất cao, những dòng khí ấy sẽ bị đẩy lên tác động tiếp lên phần tản nhiệt của đèn LED . Họ cho biết: Với loại đèn mới này, bạn có thể cho chúng hoạt động ở dòng kích thích lớn hơn, chúng sẽ không hề bị giảm hiệu suất hay giảm tuổi thọ. Thực tế, chính luống khí phản lực tạo ra đã làm tăng tỷ lệ dẫn truyền nhiệt lên gấp 10 lần vì vậy mà đèn LED mới có tuổi thọ lâu như vậy.

Trong các bộ phận cấu thành một chiếc bóng đèn thì có rất nhiều số lượng chip LED, và giá của chúng chiếm đến 75% phi phí sản xuất của toàn bộ. Việc áp dụng hệ thống làm mát này không những làm tăng hiệu quả của bóng đèn mà nó còn góp phần làm giảm giá thành và trọng lượng của bóng. Tại sao lại như vậy? Bởi vì bạn chưa biết rằng: Khi áp dụng cơ chế làm mát cho bóng đèn góp phần làm giảm bớt số lượng chip LED sử dụng trong một bóng đèn và từ đó dẫn đến giá thành và trọng lượng của đèn bị giảm theo. Hiện tại, nhà sản xuất thiết bị điện GE vẫn đang phát triển công nghệ tản nhiệt này cho đèn LED, đồng thời nhà sản xuất này cũng chưa thấy thương mại hóa phát mình của mình.

Nghiên Cứu Thành Công Phương Pháp Tản Nhiệt Mới Cho Đèn Led

Nếu so sánh động cơ phản lực và bóng đèn LED thì chúng có duy nhất một điểm chung đó là đều có thể bị nóng quá mức nếu không được làm mát một các thích hợp.

Tuy nhiên, nếu cơ chế làm mát ở động cơ phản lực hoạt động một cách rất hiệu quả thì với đèn LED, chúng chỉ như đang trong trạng thái bị động “ học việc .

Biết được hạn chế đó, nhà sản xuất thiết bị điện General Electric (GE) mong muốn thay thế thiết bị đó bằng cách nghiên cứu chính cơ chế làm mát của động cơ phản lực để sử dụng chúng cho các bóng đènn LED.
Nếu áp dụng thành công công nghệ này tạo nên rất nhiều lợi ích cho bóng đèn như: bớt đi độ nóng, tăng tuổi thọ bóng đèn . Đặc biệt, nó có thể tạo ra một nguồn sáng lớn hơn so với bóng đèn cũ trong khi sử dụng mức năng lượng chỉ bằng 1/3 .

GE tiết lộ rằng, cơ chế làm mát này chủ yếu xuất phát từ công nghệ có tên gọi “microfluidics.”. Giải thích thêm, GE cho biết, hệ thống làm mát kép được cấu tạo bởi những thiết bị dạng ống xếp siêu nhỏ có thể tạo ra những dòng khí phản lực với vận tốc cao. Chúng có tác động trực tiếp lên phần tản nhiệt của đèn LED. Bên cạnh đó, luồng khí phản lực ấy làm cho tỷ lệ dẫn truyền nhiệt tăng lên gấp 10 lần giúp cho hiệu suất hay tuổi thọ của đèn LED không giảm đi dù cho đèn LED có đang hoạt động ở dòng kích thích lớn hay không.

Cơ cấu làm mát mới được áp dụng vào bóng đèn LED, giá thành và trọng lượng đèn đã giảm đi. Giải thích nguyên nhân, nhà sản xuất cho biết : cơ cấu làm mát mới đã giúp làm giảm bớt số lượng chip LED không cần đến trong một bóng đèn, vì thế mà trọng lượng của bóng đèn đã giảm đi.
Kỹ sư Mehmet Arik là một nhà nghiên cứu dự án đèn LED của nhà sản xuất GE tiết lộ rằng : Thực tế, giá của chiếc bóng đèn LED phụ thuộc rất nhiều và giá của chip LED bởi vì trong sản xuất bóng đèn, giá của chip LED chiếm đến 75% chi phí sản xuất toàn bộ hệ thống, vì thế khi số lượng chip LED giảm thì giá cũng sẽ giảm.

Hiện nay, công nghệ tản nhiệt này áp dụng với đèn LED vẫn đang các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu và phát triển với những công nghệ hiện đại nhất . Phía nhà sản xuất thiết bị điện GE vẫn chưa thương mại hóa phát mình của mình.

Mexico Nghiên Cứu Công Nghệ Truyền Dữ Liệu Qua Ánh Sáng Đèn Led

Mexico là quốc gia đầu tiêu thuộc Châu Mỹ sáng chế và sử dụng công nghệ truyền dữ liệu bằng ánh sáng đèn LED với tốc độ 10Gb/s. Nhờ vào sự kết hợp của công ty Sisoft với Viện Công nghệ Mexico (ITAM), công nghệ này đã được sáng chế và không ngừng phát triển với mong muốn đưa công nghệ đến gần hơn với các nước trên Thế giới.

Công nghệ InternetLedCom là công nghệ cho phép truyền dữ liệu âm thanh, hình ảnh và Internet bằng các ánh sáng nhìn thấy được phát ra từ bóng đèn LED. Nhờ vào tính năng của công nghệ này, các kỹ sư Mexico đã phát triển nó đồng thời sử dụng thêm một số thiết bị thu nhận đặc biệt.

Trước đây, tập đoàn Siemens và Đại học bang Pennsylvania đã từng phát triển hệ thống Li-Fi (Light-Fidelity) với tốc độ truyền lần lượt là 500Mb/s và 1,6Gb/s. Đến nay, nhóm Sisoft đã áp dụng những công nghệ mới giúp tốc độ truyền âm thanh, video, Internet lên đến 10 Gb/s, gấp 8 lần so với hệ thống Li-Fi (Light-Fidelity) .

Công nghệ InternetLedCom để lại ấn tượng cho người sử dụng không chỉ với tốc độ truyền ấn tượng, mà còn có ưu điểm trong việc đảm bảo an toàn dữ liệu. Tin tặc sẽ không thể tấn công bởi trong công nghệ này có sử dụng dữ liệu được truyền bằng VLC. Bên cạnh đó, Ứng dụng công nghệ InternetLedCom còn được áp dụng ở những nơi các thiết bị phát xạ có thể cản trở hoặc ngắt quãng tín hiệu Internet không dây (Wifi) ví dụ như ở những vùng hẻo lánh, cơ sở hạ tầng,kỹ thuật chưa đạt chuẩn hoặc trong các bệnh viện… Giá dịch vụ InternetLedCom dao động vào khoảng 50-60 USD/tháng, trong tương lai, có thể giúp Mexico hạ giá thành sử dụng để công nghệ được áp dụng ở nhiều nơi hơn.

Đèn Led Đang Dần Thay Thế Cho Đèn Sợi Đốt Và Huỳnh Quang

Có một thời kỳ, chúng ta không thấy sự xuất hiện của bóng đèn sợi đốt nữa, chúng trở nên mất dần đi trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Lý do của sự biến mất đó là bởi vì chúng vô cùng lãng phí điện năng và chúng ta hoàn toàn có thể thay thế một loại bóng đèn khác tốn ít điện năng hơn. Tuy nhiên, khi công nghệ mới tác động vào bóng đèn sợi đốt giúp tái sử dụng nhiệt năng phát ra, khi đó, bóng đèn sợi đốt lại trở thành một loại bóng đèn tiết kiệm điện nhất.

Châu Âu đã từng hạn chế việc tiêu thụ bóng đèn sợi đốt truyền thống và điều đó đã làm cho các gia đình cảm thấy khó khăn trong việc chọn phương án chiếu sáng trong nhà. Bóng đèn dây tóc đã được con người sử dụng từ rất lâu rồi, bởi vậy việc thay thế chúng bằng bóng đèn huỳnh quang với ánh sáng chớp tắt liên tục, hay ánh sáng trắng đơn điệu của bóng đèn LED đều khiến cho con người nhớ về ánh sáng ấm áp,thân quen từ bóng đèn dây tóc.

Đèn Led Đang Dần Thay Thế Đèn Sợi Đốt

Tuy nhiên, một hạn chế từ bóng đèn sợi đốt là được coi là một vấn đề vô cùng nghiêm trọng đó là sự tiêu tốn điện năng. Phần lớn điện năng dùng cho loại đèn này bị chuyển hóa thành nhiệt năng nên khi sử dụng bóng đèn sợi đốt sẽ tiêu tốn nhiều điện hơn các loại bóng đèn khác. Điều này làm cho bóng đèn dây tóc truyền thống này đã dần bị thay thế bởi những loại đèn khác tiết kiệm điện hơn rất nhiều lần.

Bởi lý do đó, rất nhiều các nhà khoa học Mỹ đã nghiên cứu và tìm ra được phương án thích hợp để có thể đưa bóng đèn sợi đốt quay trở lại với các hộ gia đình. Nhờ vào việc sử dụng một cấu trúc tinh thể đặc biệt cho bóng đèn giúp tái sử dụng được năng lượng bị mất đi do quá trình chuyển hóa thành nhiệt năng đồng thời ánh sáng vẫn đi qua được.

Giáo sư Marin Soljacic cho biết : Nhờ vào cấu trúc tinh thể này mà phần năng lượng sẽ không bị mất đi mà được tái sử dụng trở lại để chiếu sáng bóng đèn.

Đã từng có thời, bóng đèn dây tóc “thống trị” lĩnh vực chiếu sáng.

Hiệu suất của bóng đèn sợi đốt nằm trong khoảng từ 5% – 95%, phần điện năng còn lại bị lãng phí ra ngoài môi trường. Còn đối với bóng đèn LED và bóng đèn huỳnh quang đạt hiệu suất khoảng 14% và mới đây, loại bóng đèn sợi đốt công nghệ mới được các nhà khoa học tin tưởng rằng nó có thể đạt hiệu suất lên đến 40%.

Lợi thế vốn có của bóng đèn truyền thống sẽ không bị thay đổi, chỉ số hoàn màu bằng 100 cho biết vật chiếc sáng sẽ có màu sắc giống hệt như ở điều kiện được đặt dưới ánh sáng mặt trời. Khác với bóng đèn LED và bóng đen huỳnh quang, chỉ số hoàn màu và hiệu năng chiếu sáng ngược chiều với nhau. Khi chỉ số hoàn màu càng cao thì hiệu năng chiếu sáng của chúng sẽ càng thấp và ngược lại. Điều này cho thấy nếu đèn càng tiết kiệm điện và có cường độ ánh sáng mạnh thì càng cho ánh sáng có độ trung thực màu sắc thấp.

Là người trực tiếp kiểm soát hoạt động nghiên cứu dự án, ông Ivan Celanovic cho biết : Để thể hiện sơ bộ ý tưởng cho mọi người hiểu, chúng tôi mới đưa ra một bản mẫu còn thực tế tiềm năng của chúng còn lớn hơn rất nhiều lần. Đặc biệt, bản mẫu đã đạt được chỉ số hoàn mẫu gần như tuyệt đối. Đây chính là lý do mà bóng đèn sợi đốt đã thống trị thị trường chiếu sáng trong suốt một thời gian dài, Nhiều người cho biết, họ yêu thích sự ấm áp này hơn so với những ánh sáng tẻ nhạt từ các loại bóng đèn khác.

Cho đến khi chúng được thay thế bởi bóng đèn huỳnh quang. Con người chúng ta chấm dứt thời kỳ đốt nến và mỡ động vật để lấy ánh sáng tồn tại vào năm 1878. Đây là thời điểm mà chiếc bóng đèn sợi đốt đầu tiêu được ra đời do nhà vật lý và hóa học người Anh – Joseph Swan phát minh ra. Quá trình phát ra ánh sáng của loại bóng đèn là nhờ vào việc đốt nóng một sợi Vonfram tới nhiệt độ khoảng 2.700 độ C sau đó sợi “dây tóc” được đốt nóng này sẽ phát ra quang phổ rất rộng để chiếu sáng cho các vật xung quanh nó. Tuy nhiên, hạn chế của nó là phần lớn năng lượng để cung cấp cho loại bóng đèn này bị lãng phí dưới dạng nhiệt năng khiến cho nhiều quốc gia hạn chế sử dụng để tiết kiệm năng lượng.

Năm2011 , Chính quyền Anh thông báo việc ngừng sử dụng hoàn toàn bóng đèn sợi đốt nhưng có một số nhà sản xuất đã phải lách luật để bán bóng đèn sợi đốt với lý do phục vụ nhu cầu của các tòa nhà công nghiệp.

Bản mẫu của loại đèn sợi đốt mới.

Tổ chức Tiết kiệm Năng lượng cho biết, với mỗi gia đình, trong vòng 1 năm sẽ tiêu tốn khoảng 245.000 VNĐ nếu tính riêng cho phòng khách sử dụng bóng đèn sợi đốt. Nếu sử dụng bóng đèn huỳnh quang thì con số này chỉ ở mức 49.000 VNĐ, còn bóng đèn LED là 41.000 VNĐ. Do vậy sự tiêu tốn điện năng của việc sử dụng bóng đèn truyền thống gấp 10 lần so với bóng đèn LED hay bóng đèn huỳnh quang. Tuy nhiên, loại bóng đèn sợi đốt mới sẽ tiêu tốn một lượng chỉ băng 1/15 với lượng tiêu tốn ban đầu, tương đương với 16.000 VNĐ, đặc biệt nó còn đảm bảo sức khỏe cho gia đình. Các nhà khoa học đã từng cảnh báo con người rằng, quá trình sản xuất bóng đèn có sử dụng vài loại hóa chất độc hại và ánh sáng của bóng đèn huỳnh quang có thể khiến chúng ta mất ngủ vào buổi đêm.
Giáo sư Gang Chen đưa ra một nhận định rằng : Tiềm năng mà ánh sáng bóng đèn sợi đốt mới này mang lại sẽ hết sức thú vị và tối ưu nhất.