Thầy trò ĐH Quốc gia Hà Nội sáng chế thiết bị chiếu sáng không cần điện

Đây là sản phẩm đèn sử dụng trực tiếp nhờ cơ chế hội tụ ánh sáng mặt trời. Loại đèn này gồm 2 bộ phận là phần thu năng lượng mặt trời được lắp đặt bên trên mái nhà và phần tán xạ năng lượng xuống bên dưới bằng việc truyền dẫn qua các ống dẫn sáng.

Hệ thống này có thể kết hợp với hệ thống chiếu sáng dùng điện tại các nơi sử dụng, nhờ đó không cần thêm diện tích trần cho 2 hệ chiếu sáng riêng lẻ.

Thiết bị chiếu sáng không cần điện

“Mặc dù trên thế giới đã có sản phẩm đèn không cần sử dụng điện, nhưng giá thành khi về Việt Nam tương đối cao. Do đó, nhóm đã tìm ra những giải pháp tối ưu hơn với giá thành rẻ hơn”, TS Thuật nói.

Cụ thể, để tạo ra sản phẩm chiếu sáng hiện tại, nhóm đã phải thử qua nhiều phiên bản khác nhau.

Ở phiên bản đầu tiên, nhóm đã sử dụng một chiếc gương parabol to để hấp thụ ánh sáng mặt trời vào chiếc gương parabol nhỏ hơn. Chiếc gương nhỏ này tiếp tục chiếu xuống ống dẫn để có thể chiếu tới vùng tán xạ làm sáng đèn.

Tuy nhiên, nhóm nhận thấy, nếu sử dụng gương để hội tụ ánh sáng sẽ chỉ nhận được nguồn sáng từ một hướng. Trong khi đó, ánh sáng mặt trời thay đổi hướng liên tục.

Đây cũng là một nhược điểm buộc nhóm phải dùng mô tơ gắn vào hai trục để gương có thể quay được. Khi dùng mô-tơ trong quá trình sử dụng đòi hỏi phải bảo trì liên tục. Ngoài ra, do cần khoảng diện tích mở để ánh sáng chiếu vào, vô tình làm môi trường ẩm bên ngoài lọt vào gây hư hỏng cho thiết bị bên dưới.

Với những hạn chế đó, nhóm quyết định tạo ra phiên bản thứ hai, trong đó thay thế gương parabol quay theo trục bằng nhiều thấu kính hình lục giác và ngũ giác xếp chặt theo quy luật và tạo thành một khối cố định.

Mỗi thấu kính sẽ hội tụ ánh sáng vào trong sợi quang, sau đó các sợi quang được tạo thành một bó truyền dẫn và chiếu ánh sáng tự nhiên. Hệ thống này gần như cải thiện được tất cả các hạn chế mà phiên bản 1 còn gặp phải như thấu kính cố định, không cần trục quay nhưng vẫn nhận được ánh sáng từ các phía; nếu đặt trên mái nhà vẫn là một thiết bị kín, không bị môi trường ẩm bên ngoài lọt vào.

Tuy nhiên, ở phiên bản hiện tại, chất liệu của thấu kính mà nhóm nghiên cứu đang sử dụng là nhựa hữu cơ PMMA. Theo TS Thuật, về lâu dài, nếu trong môi trường quá nóng, chất liệu này sẽ bị lão hóa và ngả màu. Chi phí thay thế hoặc tái chế khá tốn kém.

Bên cạnh đó, các thấu kính có sẵn vẫn chưa đạt hiệu quả như nhóm kỳ vọng do đây là các thấu kính dùng trong đèn LED, có thể mua được rất dễ dàng với giá rẻ trên thị trường. Các thấu kính này mới chỉ tối ưu cho việc phát sáng chứ không tối ưu cho nhận sáng, do đó việc tận dụng là chưa khả thi.

“Khi sử dụng các vật liệu lỏng sẽ thu được hiệu ứng phản xạ toàn phần trên bề mặt siêu kị nước để truyền dẫn ánh sáng. Việc sử dụng chất lỏng nằm trong vỏ chứa trong suốt thay vì dùng nhựa đặc sẽ tiết kiệm chi phí, tiện hơn, dễ thay thế và bảo trì”, TS Thuật nói.

Theo TS Nguyễn Trần Thuật, đến thời điểm hiện tại, nhóm nghiên cứu đã tiến thêm một bước quan trọng là có được thiết kế cho hệ sử dụng chất lỏng, nằm trong vỏ chứa trong suốt, thay vì dùng nhựa đặc. “Như vậy sẽ rẻ hơn, tiện hơn, dễ thay thế và bảo trì; trong khi nhựa có thể bị hỏng, bị lão hóa khi phơi nắng, chi phí thay thế hoặc tái chế cũng tốn hơn”. “Dựa trên điều chỉnh này, có khả năng nhóm sẽ nộp đăng ký thêm một bằng sáng chế mới ở Mỹ - TS Thuật cho biết.

Đại học Quốc gia Hà Nội cũng cho biết, thiết bị chiếu sáng không cần điện do nhóm của TS Nguyễn Trần Thuật nghiên cứu vừa được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ, cấp bằng độc quyền sáng chế.

Thiết bị chiếu sáng không cần điện được cấp bằng sáng chế

Bằng độc quyền sáng chế cấp tại Việt Nam có tên “Thấu kính hội tụ kết nối với sợi quang và thiết bị thu nhận ánh sáng mặt trời sử dụng thấu kính này”. Nhóm tác giả đứng tên trong bằng độc quyền sáng chế bao gồm: TS Nguyễn Trần Thuật – Trung tâm Nano và Năng lượng; TS Hoàng Chí Hiếu – Khoa Vật lý; Nguyễn Quang Quân và Hồ Đức Quân – cựu sinh viên lớp Cử nhân khoa học Tài năng Vật lý K58 (Trường đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội); và PGS.TS Nguyễn Hoàng Hải – Đại học Quốc gia Hà Nội.

Hoàng Thanh