علماء يبحثون عن تقنية لجعل مصابيح LED أكثر سطوعًا

[إعلان 1]

تم تطبيق تقنية TIR الجديدة التي طورها الدكتور نجوين دوان كوك آنه وزملاؤه في صنع عاكسات LED لزيادة كفاءة الإضاءة وتقليل تكاليف التشغيل، وحصلت على الجائزة الأولى في مسابقة مبادرة العلوم لعام 2023.

تم تنفيذ المشروع من قبل فريق بحثي من كلية الهندسة الكهربائية والإلكترونية بجامعة تون دوك ثانغ، بما في ذلك الدكتور نجوين دوآن كووك آنه، والدكتور تران دينه كوونج، والدكتور هو دانج سانج، وفان ثي مينه مان.

تعتبر تقنية عدسات TIR الجديدة عبارة عن عدسة انعكاس داخلي كلي (تعرف أيضًا باسم العاكس) متصلة بضوء LED لتوجيه كل الضوء المنبعث إلى الأمام وتوزيع الضوء بشكل أكثر توازناً. تساعد تقنية عدسات TIR الجديدة على تقليل التكاليف وزيادة الكفاءة وتوحيد انبعاث الضوء، وبالتالي تحسين جودة وتطبيق مصابيح LED. كما قام فريق البحث بتحسين التكنولوجيا بحيث يمكن تطبيقها على العديد من منتجات LED المختلفة، المستخدمة في مجالات الإضاءة المدنية والصناعة والزراعة ومصايد الأسماك.

وأوضح الدكتور كوك آنه، ممثل فريق البحث، أن محلول عدسة TIR يستخدم على نطاق واسع في العديد من مصابيح LED التجارية لأنه يمكنه ضبط شعاع الضوء الوارد بزاوية أوسع من العاكسات التقليدية أو أنواع أخرى من العدسات. ومع ذلك، فإن عدسات TIR لا تحقق في كثير من الأحيان انعكاسًا داخليًا كليًا، لذا هناك حاجة إلى حلقة احتجاز بيضاء للاحتفاظ بالشعاع المنبعث وتركيزه للأمام لضمان الأداء. وأضاف أن "حلقة الاحتجاز البيضاء يمكن أن تصل كفاءتها إلى 95.85% لكن تكلفتها مرتفعة".

ضوء LED جديد باستخدام عدسة TIR. الصورة: فريق البحث. — ضوء LED جديد باستخدام عدسة TIR. الصورة: *فريق البحث.*

بهدف تحسين جودة وتطبيق مصابيح LED، قامت مجموعة من العلماء بالبحث والتطوير لتقنية عدسات TIR جديدة لا تتطلب استخدام حلقة احتجاز بيضاء (مما يساعد على تقليل تكلفة المنتج بنسبة 30%). وعلى وجه الخصوص، فإنه يحقق كفاءة إضاءة تزيد عن 95%، مع زيادة إضاءة موحدة أعلى من مصابيح LED التجارية الحالية.

وقال الدكتور كوك آنه إن فريق البحث توصل إلى هذه الفكرة في عام 2014، وشرع في تغيير توزيع الأضواء؛ التحقق من تغيرات الألوان لإيجاد طرق لزيادة الكفاءة وتوفير التكاليف. في عام 2016، قام العلماء بمحاكاة الحسابات على برامج بصرية متخصصة، ثم قاموا بتصميم وتصنيع النموذج. بعد أكثر من 3 سنوات، ولدت عدسة TIR الجديدة، بما في ذلك تصميم المصادم متعدد الأجزاء (MSOC) والسطح البصري متعدد الهياكل (MSOS)، لضبط زاوية انبعاث شعاع الضوء الساقط وتحقيق الانعكاس الكلي للضوء الساقط لزيادة توحيد الانبعاث. ويعني هذا أن العدسة الجديدة قادرة على إعادة توزيع إشعاع الضوء الأزرق وإشعاع الضوء الأصفر، وبالتالي تحسين جودة لون الضوء الأبيض.

لنشر التطبيق، يستخدم الفريق معدات القياس للبحث والقياس ومقارنة النتائج بنتائج العينات والمعايرة. تظهر النتائج التجريبية التي تقارن بين توحيد توزيع الضوء أن مؤشر التوحيد الضوئي عند استخدام عدسة TIR الجديدة يتفوق على العدسة 1 بنسبة 122.4% وعلى العدسة II بنسبة 495.3% عند سطح إضاءة 500 مم2. ساعد هذا النجاح في حصول بحث عدسات TIR الجديد على براءة اختراع من مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي (USPTO) في عام 2022.

وبعد عملية طويلة من التصميم وتصنيع العينات والحصول على براءات الاختراع، يتوقع الدكتور كوك آنه وزملاؤه أن يتم تسويق المنتج تجارياً في السوق. وأضاف أن "تكنولوجيا عدسات TIR الجديدة سهلة الاستخدام، وسهلة النشر، ويمكن تطبيقها على نطاق واسع، وتجلب قيمة اقتصادية للمجتمع".

وفي حديثه مع VnExpress ، قام الدكتور ترينه شوان ثانج، نائب مدير مركز البحوث والتطوير للمتنزهات التكنولوجية العالية في مدينة هوشي منه، بتقييم منتج الدكتور كوك آنه وزملائه باعتباره تقنية جديدة بأفكار فريدة.

وبحسب السيد تانج، فإن إحدى المشكلات الكبيرة عند استخدام مصابيح LED التي تصدر الضوء الأبيض هي تحقيق مستوى عال من التوحيد. علاوة على ذلك، فإن كفاءة الطاقة لمصابيح LED تشكل أيضًا مصدر قلق أساسي بالنسبة للمصنعين والمستخدمين. لقد أتاحت تقنية عدسات TIR استخدام مصابيح LED في الإضاءة باستخدام مصادر ضوء ذات جودة أعلى (تحقيق تناسق أعلى في لون ضوء LED) وكفاءة عالية في استخدام الطاقة، على قدم المساواة مع التقنيات الرائدة في العالم اليوم.

وقال الدكتور ثانج: "لقد توصلت مجموعة المؤلفين إلى أفكار وتقنيات تحل المشاكل الرئيسية في استخدام مصابيح LED، وبالتالي فإن إمكانية تسويقها تجارياً ممكنة للغاية".

حصل الدكتور نجوين دوآن كوك آنه (في الوسط) على الجائزة الأولى في مسابقة مبادرة العلوم لعام 2023 بحل عدسة TIR الجديد لمصابيح LED عالية الطاقة. الصورة: جيانج هوي — حصل الدكتور نجوين دوآن كوك آنه (في الوسط) على الجائزة الأولى في مسابقة مبادرة العلوم لعام 2023 بحل عدسة TIR الجديد لمصابيح LED عالية الطاقة. الصورة: *جيانج هوي*

وقد حظي مشروع الدكتور نجوين دوآن كوك آنه بتقدير كبير من قبل لجنة التحكيم، لما تضمنه من أفكار جيدة وعملية بحث منهجية ومفصلة. وبحسب العلماء فإن التسويق التجاري ممكن تماما عند استيفاء المعايير الصناعية. فاز المنتج بالجائزة الأولى بقيمة 70 مليون دونج في مسابقة مبادرة العلوم لعام 2023.