Des scientifiques étudient une technologie pour rendre les lumières LED plus lumineuses

La nouvelle technologie TIR développée par le Dr Nguyen Doan Quoc Anh et ses collègues est appliquée à la fabrication de réflecteurs LED pour augmenter l'efficacité de l'éclairage et réduire les coûts d'exploitation, recevant le premier prix du concours Science Initiative 2023.

Le projet a été réalisé par une équipe de recherche de la Faculté de génie électrique et électronique de l'Université Ton Duc Thang, comprenant le Dr Nguyen Doan Quoc Anh, le Dr Tran Dinh Cuong, le Dr Ho Dang Sang et Phan Thi Minh Man.

La nouvelle technologie de lentille TIR est une lentille à réflexion totale interne (également appelée réflecteur) fixée à la lampe LED pour diriger toute la lumière émise vers l'avant et la répartir plus uniformément. Cette technologie permet de réduire les coûts, d'accroître l'efficacité et l'uniformité de l'émission lumineuse, améliorant ainsi la qualité et l'utilisation des lampes LED. L'équipe de recherche a également optimisé cette technologie pour l'appliquer à de nombreux produits LED, utilisés dans les domaines de l'éclairage public, de l'industrie, de l'agriculture et de la pêche.

Le Dr Quoc Anh, représentant de l'équipe de recherche, a expliqué que la solution de lentille TIR est largement utilisée dans de nombreux éclairages LED commerciaux, car elle permet d'ajuster le faisceau lumineux entrant avec un angle plus large que les réflecteurs traditionnels ou autres types de lentilles. Cependant, les lentilles TIR n'assurent souvent pas une réflexion interne totale ; un anneau de retenue blanc est donc nécessaire pour retenir le faisceau émis et le focaliser vers l'avant afin de garantir l'efficacité. « L'anneau de retenue blanc peut atteindre un rendement de 95,85 %, mais son coût est élevé », a-t-il déclaré.

Exemple de lampe LED utilisant la nouvelle lentille TIR. Photo : Équipe de recherche. — Exemple de lampe LED utilisant la nouvelle lentille TIR. Photo : *Équipe de recherche.*

Afin d'améliorer la qualité et l'application des éclairages LED, l'équipe de scientifiques a développé une nouvelle technologie de lentille TIR qui ne nécessite pas d'anneau de retenue blanc (permettant ainsi de réduire les coûts de production de 30 %). Elle atteint notamment un rendement lumineux supérieur à 95 %, avec une augmentation de l'uniformité d'éclairage supérieure à celle des éclairages LED commerciaux actuels.

Le Dr Quoc Anh a expliqué que l'équipe de recherche avait eu l'idée en 2014, modifié la distribution lumineuse et étudié les variations de couleur afin d'optimiser l'efficacité lumineuse et de réduire les coûts. En 2016, les scientifiques ont simulé des calculs sur un logiciel optique spécialisé, puis conçu et fabriqué le modèle. Après plus de trois ans de recherche, la nouvelle lentille TIR a vu le jour, intégrant la conception d'un collimateur multisegment (MSOC) et d'une surface optique multistructurée (MSOS), permettant d'ajuster l'angle d'émission du rayon incident et de réfléchir toute la lumière incidente afin d'améliorer l'uniformité de l'émission lumineuse. Autrement dit, la nouvelle lentille peut redistribuer les rayons bleus et jaunes, améliorant ainsi la qualité de la couleur de la lumière blanche.

Pour mettre en œuvre l'application, l'équipe a utilisé des équipements de mesure pour la recherche, mesuré et comparé les résultats avec ceux des échantillons, puis étalonné. Les résultats expérimentaux comparant l'uniformité de la distribution lumineuse ont montré que l'indice d'uniformité lumineuse de la nouvelle lentille TIR était supérieur de 122,4 % à celui de la lentille 1 et de 495,3 % à celui de la lentille II, sur une surface d'éclairage de 500 mm². Ce succès a permis à la nouvelle recherche sur la lentille TIR d'obtenir un brevet USPTO (États-Unis) en 2022.

Après un long processus de conception, de fabrication d'échantillons et d'obtention de brevets, le Dr Quoc Anh et ses collègues espèrent que le produit sera commercialisé. « La nouvelle technologie de lentille TIR est simple à utiliser, facile à déployer et largement applicable, apportant une valeur économique à la société et à la communauté », a-t-il déclaré.

Dans un échange avec VnExpress , le Dr Trinh Xuan Thang, directeur adjoint du Centre de recherche et de développement des parcs de haute technologie du parc de haute technologie de Ho Chi Minh-Ville, a évalué le produit du Dr Quoc Anh et de ses collègues comme une nouvelle technologie avec des idées uniques.

Selon M. Thang, l'un des principaux problèmes liés à l'utilisation de LED blanches est l'obtention d'une uniformité élevée. De plus, l'efficacité énergétique des LED est une préoccupation majeure pour les fabricants et les utilisateurs. La technologie des lentilles TIR a permis d'utiliser les LED dans l'éclairage avec des sources lumineuses de meilleure qualité (permettant une plus grande uniformité de couleur) et une efficacité énergétique élevée, comparable aux technologies de pointe mondiales actuelles.

« Le groupe d'auteurs a proposé des idées et des technologies qui résolvent les problèmes majeurs liés à l'utilisation des LED, de sorte que la possibilité de commercialisation est tout à fait envisageable », a déclaré le Dr Thang.

Le Dr Nguyen Doan Quoc Anh (au centre) a reçu le premier prix du Concours d'innovation scientifique 2023 avec une nouvelle solution de lentille TIR pour LED haute puissance. Photo : Giang Huy — Le Dr Nguyen Doan Quoc Anh (au centre) a reçu le premier prix du Concours d'innovation scientifique 2023 avec une nouvelle solution de lentille TIR pour LED haute puissance. Photo : *Giang Huy*

Le projet du Dr Nguyen Doan Quoc Anh a été très apprécié par le jury, grâce à sa bonne idée et à son processus de recherche méthodique et détaillé. Selon les scientifiques, sa commercialisation est tout à fait envisageable si elle répond aux normes industrielles. Le produit a remporté le premier prix, doté de 70 millions de VND, lors du concours « Initiative scientifique » 2023.