Giải pháp chiếu sáng LED I4.0 xanh – thông minh – vì sức khỏe con người, mục tiêu của Rạng Đông

32

Giải pháp chiếu sáng LED I4.0 xanh- thông minh – vì sức khỏe con người đã được Cty CP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông (Ralaco) công bố tại Hà Nội vào cuối tháng 6 vừa qua. Sự kiện trên đã được Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam, các Hội KHCN Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Hội Chiếu sáng Việt Nam, Hội Điện lực Việt Nam, Hiệp hội tư vấn Xây dựng Việt Nam, đại diện Tập đoàn Các giải pháp đô thị thông minh Tuya, các nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực chiếu sáng, các công ty chiếu sáng đánh giá cao.

GS-TS Hoàng Quân Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam, phát biểu tại Hội nghị

Từ đèn sợi đốt đến đèn chiếu sáng LED
Cuộc cách mạng đầu tiên trong chiếu sáng nhân tạo được đánh dấu bằng sự kiện 879 Edison phát minh ra đèn sợi đốt. Hiệu suất chuyển đổi từ điện năng sang ánh sáng về lý thuyết tối đa chỉ đạt 5%, hiệu suất sáng chỉ đạt 10lm/W, đèn sơi đốt Halogen chỉ đạt 15lm/W và tuổi thọ tối đa chỉ 1000-2000 giờ.
Vào đầu thế kỷ 20, cuộc cách mạng lần thứ hai trong chiếu sáng nhân tạo gắn liền với phát minh ra đèn phóng điện hồ quang trong hơi thủy ngân và khí kém. Đèn huỳnh quang tuy phát minh từ đầu thế kỷ, tới thế chiến II mới được thương mại hóa, nhưng vẫn không thay thế được hoàn toàn đèn sợi đốt. Tới
cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970, đèn ống huỳnh quang được thu nhỏ cùng với bột huỳnh quang đất hiếm (đèn huỳnh quang compact) có đui đèn và kích thước tương đương đèn sơi đốt mới thay thế cho loại đèn tiêu tốn nhiều điện này. Hiệu suất chuyển đổi điện năng sang ánh sáng các loại đèn huỳnh quang về lý thuyết cao nhất chỉ đạt 25%, hiệu suất sáng đạt 70 lm/W, các đèn phóng điện cao áp có hiệu suất cao hơn, song cũng chỉ đạt 90- 100lm/ W. Tuổi thọ các loại đèn này từ 10.000 đến 20.000 giờ.
LED – điôt phát quang là nguồn sáng thế kỷ 21, mở đầu cuộc cách mạng lần thứ ba trong chiếu sáng nhân tạo với ưu thế nổi trội hơn tất cả các loại nguồn sáng trước đây và liên tục được cải tiến, nâng cao các chỉ tiêu về chất lượng và đặc biệt về tốc độ giảm giá thành, mở ra khả
năng phổ cập rộng rãi, dần thay thế nhanh chóng các nguồn sáng truyền thống. Về lý thuyết, hiệu suất chuyển đổi điện năng thành ánh sáng tối đa đạt tới 50%, gấp 10 lần đèn sợi đốt, gấp 2 lần đèn phóng điện. Hiệu suất sáng của đèn LED về lý thuyết có thể tới 300 lm/W, hiện nay thị trường đã có loại 220 lm/ W, tuổi thọ có thể đạt tới 100.000 giờ. LED dễ dàng được điều khiển về quang thông và màu sắc từ đó hình thành giải pháp chiếu sáng thông minh. Có thể nói sự phát triển của LED chiếu sáng đồng hành cùng sự phát triển của công nghiệp điện tử, đóng góp một phần và gắn bó mật thiết với sự phát triển công nghệ tự động hóa thông tin và truyền thông.
Gần đây nhất, vào cuối năm 2017, giải Nobel Y học cho 3 nhà Khoa học Mỹ giải thích cơ chế kết nối đồng hồ sinh học bên trong con
người với quá trình tự quay của trái đất và hệ mặt trời hình thành chu kỳ NGÀY/ĐÊM và bốn mùa đã thay đổi chức năng của chiếu sáng.

Trung tâm R&D Rạng Đông

Ánh sáng và sức khỏe
Chiếu sáng không chỉ phục vụ chức năng nhìn của hoạt động thị giác với hai loại tế bào hình que và hình nón trong võng mạc của mắt người, mà chiếu sáng trở thành yếu tố của môi trường sống, nó ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe và hạnh phúc con người, hỗ trợ nhịp THỨC/NGỦ của con người, ảnh hưởng đến sự cân bằng hormone trong cơ thể và liên quan đến việc sản sinh các vitamin quang hợp. Giải Nobel y học 2017 dựa trên cơ chế hoạt động của một loại tế bào hạch phi thị giác đã được phát hiện từ năm 2002. Đóng góp của 3 nhà y học Mỹ phát hiện ra loại tế bào hạch này nhận tín hiệu ánh sáng về độ dài, thời điểm đầu và cuối ngày truyền tín hiệu thần kinh tới vùng não trung tâm. Vùng não này có vai trò là đồng hồ chủ điều khiển trung tâm như “nhạc trưởng” trong bản hòa tấu của nhiều đồng hồ nhỏ trong cơ thể. Như vậy vùng não trung tâm là trung gian giữa tín hiệu ánh sáng hấp thụ bởi tế bào hạch và phản ứng của cơ thể với ánh sáng. Từ vùng não trung tâm, điều chỉnh nhịp cơ thể và điều chỉnh sự trao đổi chất theo thời gian trong ngày, kích thích hoặc ức chế enzym các men xúc tác sinh học, kích thích hoặc ngăn cản việc tiết các hormone từ các tuyến nội tiết.
Ánh sáng mặt trời buổi sáng kích thích tuyến thượng thận tiết ra hormone Cortisol ( cao nhất vào 9 giờ sáng ] kích thích sự trao đổi chất hoạt động trở lại, lập trình cho cơ thể hoạt động vào ban ngày. Đồng thời vùng não trung tâm gửi tín hiệu thần kinh tới vùng dưới đồi và tuyến yên, một trong những hệ thống điều chỉnh nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể đáp ứng sự biến đổi và giúp cơ thể cân bằng.
Vào buổi tối, tuyến tùng tiết ra hormone Melatonine làm chúng ta cảm thấy buồn ngủ, làm chậm lại nhiều quá trình trao đổi chất, nhiệt độ cơ thể giảm, các cơ quan gần như dừng hoạt động, đồng thời cơ thể tiết ra các hormone tăng trưởng giúp phục hồi các tế bào vào ban đêm.
Là sản phẩm giao thoa của những đỉnh cao của Vật lý học (giải Nobel 2014 về LED] – Sinh học (giải Nobel y học 2017] và sự phát triển vũ bão của công nghệ thông tin, giải pháp chiếu sáng xanh – thông minh – vì hạnh phúc và sức khỏe con người: (Green – Smart – Human centric Lighting) ra mắt hôm nay đã trở thành “Tập hợp các sinh vật kỹ thuật số thông minh” được liên kết với nhau và được kết nối vào mạng IoT trong hệ sinh thái số của kỷ nguyên số hóa ngày nay.
Rạng Đông với công nghệ đèn LED
Để có được hệ thống và giải pháp chiếu sáng LED của hệ sinh thái số, LED/I-4.0 hôm nay, Rạng Đông đã có truyền thống, bản lĩnh và chiến lược thực hiện thành công 3 cuộc chuyển đổi tầng công nghệ chiếu sáng trong suốt 60 năm qua, đó là từ đèn sợi đốt, chuyển sang đèn phóng điện và 10 năm qua đã chuyển đổi sang tầng công nghệ mới chiếu sáng LED. Rạng Đông là Công ty sản xuất nguồn sáng đầu tiên ở khu vực Đông Dương trong nửa cuối thể kỷ trước, luôn là Công ty hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực chiếu sáng và sau mỗi tầng công nghệ mới lại càng phát triển mạnh mẽ hơn.
Đón bắt những thành tựu mới đầu tiên của LED, từ năm 2003 Rạng Đông đã tiếp cận và lực chọn đúng đắn phân khúc tham gia trong chuỗi sản xuất từ Wafer, Chip LED,
bao gói LED và sản phẩm chiếu sáng LED. Sản phẩm LED Rạng Đông đầu tiên ra đời năm 2008, đến nay đã trải qua 12 năm.
Để làm chủ công nghệ chiếu sáng LED, tháng 4/2011 Trung tâm R&D Chiếu sáng Rạng Đông ra đời. Nơi đây tập hợp các nhà khoa học hàng đầu Việt Nam về chiếu sáng, về vật liệu mới, về tác động sinh học của ánh sáng, về tự động hóa và công nghệ thông tin. RạngĐông đã tham gia các dự án lớn như: VBCF của WB, Dự án “ Phát triển và thúc đẩy công nghệ LED cho chiếu sáng chung ở Việt Nam” do VAST, GEF, UNDP tài trợ. Đặc biệt Trung tâm R&D đã chủ trì thành công hai Dự án cấp nhà nước do Quỹ đổi mới công nghệ Quốc gia và Dự án FIRST do WB tài trợ và đã hoàn thành xuất sắc cả hai dự án này.
Thông qua nguồn lực hàng năm dành 2% doanh thu đầu tư các dây chuyền sản xuất hiện đại (phần cứng] dành 20% lợi nhuận sau thuế đầu tư cho Nghiên cứu và Phát triển (phần mềm ], thông qua các dự án Công ty đã đón nhận 3 chuyên gia từ Mỹ, 2 chuyên gia Nhật Bản, 1 chuyên gia từ Anh, 1 chuyên gia Hà Lan, 1 chuyên gia từ Malaysia, 1 chuyên gia từ Trung Quốc…đến giúp Công ty phát triển sản phẩm LED.
Cùng với rất nhiều chuyên gia từ Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Công nghệ Hà Nội, Công ty đã được trang bị và sử dụng các phần mềm mô phỏng nhiệt, mô phỏng phân bố quang, mô phỏng và đánh giá độ tin cậy của các mạch điện tử. Với nguồn lực đầu tư từ nhiều nguồn, Trung tâm R&D chiếu sáng Rạng Đông đã được trang bị nhiều thiết bị nghiên cứu, kiểm tra đánh giá vật tư linh kiện đầu vào, đánh giá chỉ tiêu chất lượng sản phẩm mà theo đánh giá của nhiều chuyên gia nước ngoài, cơ sở nghiên cứu đo lường này trong khu vực Châu Á chỉ có 3 – 4 nhà máy sản xuất đèn LED được trang bị. Tất cả những điều đó giúp cho Rạng Đông vượt qua được đại đa số các cơ sở nhập Module bán sẵn lắp ghép đơn giản thành sản phẩm LED hoặc một số chỉ có khả năng sao chép sản phẩm sẵn có trên thị trường. Rạng
Đông đã làm chủ được khâu nghiên cứu, thiết kế sản phẩm, thiết kế quy trình sản xuất và quy trình kiểm soát chất lượng đáp ứng yêu cầu của từng đối tượng khách hàng. Rạng Đông cũng đã xây dựng hệ thống công cụ cải thiện và nâng cao năng suất chất lượng với hàng loạt tiêu chuẩn quản lý chất lượng quốc tế và bộ công cụ TPS.
Sản phẩm LED Rạng Đông được đánh giá uy tín – tin cậy và giữ vai trò chi phối trên thị trường, xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới.
Chỉ sau 10 năm, năm 2018, theo số liệu của Hải quan, cả nước có trên 3.600 doanh nghiệp nhập khẩu 334 triệu sản phẩm chiếu sáng LED, riêng Rạng Đông đã chế tạo và tiêu thụ trên 32,9 triệu, chiếm 10% thị trường LED ở Việt Nam. Rạng Đông đã làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo sản phẩm chiếu sáng LED.
Quy mô lớn và chiếm lĩnh tỉ trọng lớn trên thị trường, sản phẩm chiếu sáng LED Rạng Đông có vai trò lợi thế trong định hướng các tiêu chuẩn LED ở Việt Nam và các lợi thế trong hợp tác với các công ty thực hiện cơ sở hạ tầng mạng kết nối, điều khiển tham gia vào thị trường Smart Lighting.
Từ công ty sản xuất và cung cấp sản phẩm chiếu sáng LED chuyển sang sản xuất và cung cấp Hệ thống và Giải pháp chiếu sáng Xanh – Thông minh – Vì sức khỏe và hạnh phúc con người (Green – Smart – Human Centric Lighting) là chuyển sang một tầng công nghệ mới – công nghệ của thời đại số hóa, hệ sinh thái số hóa và kinh tế số hóa, của thời đại I-4.0
Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông đã xây dựng chiến lược 5 năm chuyển đổi số Công ty với sản phẩm lõi của tầng công nghệ mới là Hệ thống và Giải pháp chiếu sáng LED/I-4.0.
Thực hiện chiến lược này, Công ty Rạng Đông là Chủ tịch Hội Điện lực tiết kiệm trong chiếu sáng Việt Nam đã ký kết thành lập Nhóm liên kết 5 Hội với Hội Tự động Hóa Việt Nam, Hội Điện lực Việt Nam, Hội KH&CN ‘ SDNLTK&HQ, ‘ Hội chiếu sáng Việt Nam tháng 2/2018. Năm 2018, Công ty Bóng đèn Phích nước Rạng Đông đã được Chủ tịch và Ban
thư ký Liên minh Chiếu sáng rắn quốc tế ISA ( International Solid State Lighting Alliance ] kết nạp là hội viên chính thức, và tháng 7/2018 Rạng Đông đã đăng cai tổ chức Hội nghị thường niên của Ban Tiêu chuẩn hóa ISA tại Hà Nội. Là thành viên của 5 Hội liên kết trong đó Rạng Đông là đầu mối, là thành viên của ISA các sản phẩm chiếu sáng LED của Rạng Đông có điều kiện bám sát các thành tựu mới nhất của chiếu sáng rắn (SSL] thế giới nói chung, những thành tựu của thế giới trong lĩnh vực đang phát triển nóng hiện nay là Smart Lighting và Smart City nói riêng.
Thông thường để tiến tới một hệ thống chiếu sáng thông minh hoàn chỉnh, được kết nối với mạng IoT, được giám sát và kiểm soát bởi một “Hệ thống tập trung” hoặc thông qua “Điện toán đám mây” (Cloud computing) cần phải có cơ sở hạ tầng để thu thập, lưu trữ một tập hợp dữ liệu lớn và phức tạp rồi ứng dụng AI+IoT để có thể “ thông minh hơn” nhằm tiết kiệm tối đa năng lượng và sử dụng ánh sáng tối ưu nhất. Theo dự báo, nếu thực hiện được hệ thống này, tiết kiệm năng lượng có thể đạt đến 90% so với các công nghệ chiếu sáng truyền thống. Để thực hiện mục tiêu đó, lộ trình 5 giai đoạn được nêu ra là: thay đổi các nguồn sáng bằng đèn LED, ứng dụng các cảm biến và điều khiển, kết nối, ứng dụng Big Data và AI+IoT.
Căn cứ vào nguồn lực, trình độ công nghệ, trình độ tri thức chung và thói quen của người tiêu dùng và nền tảng hạ tầng kết nối của Việt Nam đang giai đoạn phát triển, Rạng Đông đặt mục tiêu đến 2020 hoàn thành giai đoạn thứ ba.
Mục tiêu “vì sức khỏe và hạnh phúc con người”
Ngoài mục tiêu có một hệ thống chiếu sáng xanh của các công trình xanh và thông minh (Green – Smart Lighting), chiến lược phát triển của Rạng Đông đặc biệt quan tâm tới mục tiêu “vì sức khỏe và hạnh phúc con người” lấy “con người là trung tâm” (Human Centric Lighting HCL).
Phục vụ mục tiêu đó, ngay từ
2018 Rạng Đông đã đầu tư một dây chuyền bao gói LED dùng cho mục đích nghiên cứu thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm chung Rạng Đông – Đại học Bách Khoa đặt tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Căn cứ vào kết quả thực nghiệm các loại chip và vật liệu huỳnh quang phủ lên chip, dựa vào kết quả giá trên các thiết bị nghiên cứu đánh giá phổ phát xạ của LED tại Trung tâm R&D Chiếu sáng Rạng Đông chúng tôi đã thỏa thuận với các đối tác chiến lược như Sam Sung, Seoul Semiconductor, Osram… về cung cấp các LED không có tia UV, hạn chế ánh sáng Blue có hại (Blue Lighting hazard), bổ sung ánh sáng có hiệu quả sinh học cao, có độ hoàn màu cao hơn 95.
Nguồn sáng LED vốn là nguồn sáng điểm có độ chói cực cao như ánh sáng hồ quang, nếu nhìn trực tiếp sẽ gây hại cho võng mạc, nhìn lâu có thể hủy hoại tế bào gây nhược thị, thậm chí có thể bong võng mạc. Để mô phỏng giống ánh sáng từ bầu trời, thực hiện đề tài nghiên cứu của Sở KH&CN Hà Nội, Rạng Đông là nhà sản xuất đèn LED Panel chiếu cạnh Việt Nam đầu tiên ở thị trường Việt Nam. Kích thước sản phẩm sản xuất hàng loạt đạt tới 600*1200cm, biến từ nguồn sáng điểm trên 50.000cd/ m2 sang nguồn sáng điện, độ chói chỉ còn khoảng 5000 cd/m2.
Các nghiên cứu cộng tác với Viện Polyme Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chế tạo ra các vỏ có độ thấu quang cao lại có độ mờ tốt, không quan sát thấy các chip LED trong tất cả các loại sản phẩm LED của Rạng Đông.
Nhờ sử dụng phần mềm mô phỏng nhiệt ANSYS ICEPACK trong thiết kế vỏ tản nhiệt của đèn LED, nhiệt độ lớp tiếp xúc Tj của chip LED được đảm phù hợp vừa bảo đảm tuổi thọ LED dài nhất, vừa bảo đảm tốc độ quang giảm chậm nhất. Song điều quan trọng là trong nhiều sản phẩm LED, bộ nguồn lại đặt ngay trong lòng vỏ tản nhiệt, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiệt độ các chip LED phát ra,cộng với nhiệt tổn hao của bản thân bộ nguồn. Phần mềm mô phỏng nhiệt ANSYS ICEPACK đã xác định được nhiệt độ thực tế của môi trường bộ nguồn Driver
làm việc lâu dài. Chính vì vậy bảo đảm được tuổi thọ của các linh kiện nhạy cảm của mạch điện tử ( đặc biệt các loại tụ hóa], tránh được hư hỏng sớm nguồn Driver có xác suất trên 50% trong các nguyên nhân hư hỏng của đèn LED.
Trên nền tảng công nghệ đã tích lũy được khi sản xuất đèn LED thông dụng nay chuyển sang đèn LED thông minh, các IC của Driver được chuyển sang loại có giao diện điều chỉnh 0-10V hoặc PWM để điều khiển Module LED. Trong thiết kế Driver đèn LED thông minh, chúng tôi đặc biệt quan tâm giảm tối đa nhiễu của các linh kiện công suất ảnh hưởng đến Module thu phát tín hiệu điều khiển.
Nội dung hợp tác với tập đoànTuya chính là Module thu phát Wifi. Với tinh thần chuyên môn hóa trong chuỗi sản xuất, Rạng Đông lựa chọn đối tác Tuya là nhà cung cấp uy tín Module thu phát Wifi, có IC vi điều khiển và hệ thống phần mềm nhúng được nhiều công ty trên thế giới sử dụng. Cho đến nay, Rạng Đông đã cung cấp đồng bộ cho thị trường 52 loại sản phẩm chiếu sáng LED thông minh được gắn với các cảm biến chuyển động, cảm biến quang, điều khiển hẹn giờ, điều khiển cường độ sáng, nhiệt độ màu và thay đổi 3 màu RGB. Doanh số tiêu thụ năm 2018 đạt trên 150 tỷ, chiếm tỷ trọng 6% doanh thu tiêu thụ sản phẩm LED của Công ty. Rạng Đông đã cung cấp đồng bộ các gói sản phẩm chiếu sáng Xanh – Thông minh – Vì sức khỏe và hạnh phúc con người (Green – Smart – HCL] chuẩn hóa cho các loại công trình: khu đô thị và hộ gia đình, văn phòng công sở, trung tâm thương mại, các cơ sở sản xuất công nghiệp lĩnh vực dệt may và da giày, chế biến thủy hải sản, công nghiệp chế tạo và nhà máy điện, chiếu sáng học đường, chiếu sáng bệnh viện và chiếu sáng đường phố.

NGUYỄN ĐOÀN THĂNG
(TGĐ CTCP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông)