Thiết kế đèn đường mới giúp giảm tình trạng ô nhiễm ánh sáng

Đối với các nhà thiên văn học, một thành phố được chiếu sáng rực rỡ thì đó không phải là nơi để nghiên cứu bầu trời. Không những thế, tình trạng ô nhiễm ánh sáng còn ảnh hưởng đến thiên nhiên như việc di cư của loài chim, quá trình nở của rùa biển, sự giao phối của động vật hoang dã và cả việc ăn uống hàng ngày.

Những nhà nghiên cứu tại các trường đại học National Central University (Đài Loan) và Unidad Academica de Fisica, cùng Universidad Autonoma de Zacatecas (Mexico) đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này với loại đèn đường LED có thiết kế đặc biệt chỉ chiếu sáng ở nơi cần thiết, không để ánh sáng lọt qua những vùng không mong muốn, giúp giảm tình trạng ô nhiễm ánh sáng.

Đèn đường hiện tại thường là loại đèn cao áp hay đèn thuỷ ngân. Các loại đèn này có thể làm lọt ánh sáng theo những hướng không mong muốn, kết quả là làm loá sáng, vùng sáng không đồng đều, ánh sáng phản chiếu lên phía trên, và lãng phí năng lượng. Ở một vài trường hợp, gần một nửa năng lượng bị mất đi do bóng đèn chiếu sáng theo chiều ngang và chiều dọc và các đèn đường thông thường gặp vấn đề trong việc thích ứng với các cách bố trí đèn khác nhau, cho dù là được đặt giữa đường, trên đường hoặc theo hình zic zac.

Đội nghiên cứu đã đưa ra một thiết kế đèn đường LED mới với cơ cấu chiếu sáng 3 phần với phần đầu tiên là một cụm đèn LED hiệu suất cao. Các bóng này sử dụng thấu kính TIR (Total Internal Reflection - Phản chiếu trong hoàn toàn), tập trung ánh sáng theo những tia song song. Các bóng đèn LED được gắn bên trong một chao phản chiếu giúp ánh sáng không bị phân tán, và khi phát ra, ánh sáng sẽ đi qua một tản sáng giúp giảm hiện tượng loá. Theo đội nghiên cứu, thiết kế này cho phép đèn phát ra những luồng sáng hình chữ nhật trên vùng cần chiếu sáng.

Các đèn đường LED đã được nghiên cứu trong môi trường mô phỏng để xác định lượng ánh sáng phát ra ở một khoảng cách chừng 10m từ nguồn sáng. Lượng sáng được đo bằng hệ số quang học hữu dụng (Optical Utilization Factor - OUF), mô tả mối liên hệ giữa tỉ lệ lượng sáng ở mục tiêu và tỉ lệ lượng sáng phát ra trực tiếp từ các bóng đèn LED. Chỉ số OUF tỉ lệ thuận với hiệu suất của bóng đèn.

Các thử nghiệm cho thấy chỉ số OUF của thiết kế đèn đường LED là từ 51 đến 81%, trong khi đó một bóng đèn đường thông thường loại tốt cũng chỉ đạt hiệu suất 45%. Đèn đường LED chỉ mất 2% lượng ánh sáng theo hướng làm ô nhiễm ánh sáng xung quanh và giảm lượng điện năng tiêu thụ xuống 40% - 60%. Đội nghiên cứu cũng cho biết, loại đèn đường LED mới này rất dễ chế tạo vì nó chỉ có 4 phần, với công nghệ đèn LED đã có sẵn.

Đội nghiên cứu dự định sẽ sản xuất phiên bản mẫu trong khoảng 3 đến 6 tháng tới và sẽ lắp đặt hệ thống thử nghiệm thực tế sớm nhất là vào đầu năm sau.

Từ khóa liên quan:

ô nhiễm ánh sáng

đèn đường giảm ô nhiễm ánh sáng

đèn led

đèn led chiếu sáng nơi cần thiết

đèn đường LED

thấu kính TIR

công nghệ đèn LED