Vědci zkoumají technologii, která by mohla zesílit LED světla

Nová technologie TIR vyvinutá Dr. Nguyen Doan Quoc Anhem a jeho kolegy byla aplikována na LED reflektory za účelem zvýšení účinnosti osvětlení a snížení provozních nákladů. V soutěži Science Initiative Competition v roce 2023 získala první cenu.

Projekt realizoval výzkumný tým z Fakulty elektrotechniky a elektroniky Univerzity Ton Duc Thang, jehož členy byli Dr. Nguyen Doan Quoc Anh, Dr. Tran Dinh Cuong, Dr. Ho Dang Sang a Phan Thi Minh Man.

Nová technologie čoček TIR je čočka s úplným vnitřním odrazem (známá také jako reflektor) připojená k LED lampě, která pomáhá nasměrovat veškeré vyzařované světlo dopředu a rovnoměrněji ho rozložit. Nová technologie čoček TIR pomáhá snižovat náklady, zvyšovat účinnost a rovnoměrnost vyzařování světla, a tím zlepšovat kvalitu a použití LED lamp. Výzkumný tým také optimalizoval technologii tak, aby ji bylo možné použít v mnoha různých LED produktech používaných v oblasti občanského, průmyslového, zemědělského a rybářského osvětlení.

Dr. Quoc Anh, zástupce výzkumného týmu, uvedl, že řešení s čočkami TIR se široce používá v mnoha komerčních LED světlech, protože dokáže upravit přicházející světelný paprsek s širším úhlem než tradiční reflektory nebo jiné typy čoček. Čočky TIR však často nedosahují úplného vnitřního odrazu, takže je pro zajištění účinnosti potřeba bílý pojistný kroužek, který zadrží vyzařovaný paprsek a zaostří ho dopředu. „Bílý pojistný kroužek může dosáhnout účinnosti 95,85 %, ale náklady jsou vysoké,“ řekl.

Ukázka LED světla s novým objektivem TIR. Foto: Výzkumný tým. — Ukázka LED světla s novým objektivem TIR. Foto: *Výzkumný tým.*

S cílem zlepšit kvalitu a použití LED světel skupina vědců zkoumala a vyvinula novou technologii čoček TIR, která nevyžaduje použití bílého pojistného kroužku (což pomáhá snížit náklady na výrobek o 30 %). Zejména dosahuje světelné účinnosti přes 95 % s vyšším rovnoměrnějším osvětlením než současná komerční LED světla.

Dr. Quoc Anh uvedl, že výzkumný tým s touto myšlenkou přišel v roce 2014, provedl změny v rozložení světla a zkoumal změny barev, aby našel způsoby, jak zvýšit světelnou účinnost a ušetřit náklady. V roce 2016 vědci simulovali výpočty ve specializovaném optickém softwaru a poté model navrhli a vyrobili. Po více než 3 letech se zrodila nová čočka TIR, která zahrnovala návrh vícesegmentového kolimátoru (MSOC) a vícestrukturního optického povrchu (MSOS), které upravují úhel vyzařování dopadajících paprsků a odrážejí veškeré dopadající světlo, čímž se zvyšuje rovnoměrnost vyzařování světla. To znamená, že nová čočka dokáže redistribuovat modré a žluté světelné záření, čímž zlepšuje kvalitu bílé barvy světla.

Pro implementaci aplikace skupina použila pro výzkum měřicí zařízení, provedla měření, porovnala výsledky s výsledky vzorku a provedla kalibraci. Experimentální výsledky porovnávající rovnoměrnost rozložení světla ukázaly, že index rovnoměrnosti svítivosti při použití nové čočky TIR byl při osvětlené ploše 500 mm2 o 122,4 % lepší než u čočky 1 a o 495,3 % u čočky II. Tento úspěch pomohl výzkumu nové čočky TIR získat v roce 2022 patent USPTO (USA).

Po dlouhém procesu návrhu, výroby prototypů a následného patentování očekávají Dr. Quoc Anh a jeho kolegové, že produkt bude komerčně uveden na trh. „Nová technologie čoček TIR se snadno používá, snadno se nasazuje a lze ji široce aplikovat, což přinese ekonomickou hodnotu společnosti a komunitě,“ uvedl.

Dr. Trinh Xuan Thang, zástupce ředitele Centra pro výzkum a vývoj high-tech parků v Ho Či Minově Městě, zhodnotil produkt Dr. Quoc Anha a jeho kolegů jako novou technologii s jedinečnými nápady.

Podle pana Thanga je jedním z hlavních problémů při používání bílých LED diod dosažení vysoké uniformity. Kromě toho je energetická účinnost LED diod také hlavním problémem pro výrobce i uživatele. Technologie TIR Lens pomohla používat LED diody v osvětlení s kvalitnějšími světelnými zdroji (dosažena vyšší uniformita barev světla LED) a vysokou energetickou účinností, která je srovnatelná s předními světovými technologiemi současnosti.

„Skupina autorů přišla s nápady a technologiemi, které řeší hlavní problémy s používáním LED diod, takže možnost komercializace je velmi reálná,“ řekl Dr. Thang.

Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (uprostřed) získal první cenu v soutěži vědeckých inovací 2023 za nové řešení čočky TIR pro vysoce výkonné LED diody. Foto: Giang Huy — Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (uprostřed) získal první cenu v soutěži vědeckých inovací 2023 za nové řešení čočky TIR pro vysoce výkonné LED diody. Foto: *Giang Huy*

Projekt Dr. Nguyen Doan Quoc Anha byl porotou vysoce oceněn, a to díky dobrému nápadu a metodickému a detailnímu výzkumnému procesu. Podle vědců je komercializace zcela proveditelná, pokud splňuje průmyslové standardy. Produkt získal první cenu v hodnotě 70 milionů VND v soutěži Science Initiative Competition 2023.