Chọn đèn LED thay đèn Metal Halide (M-H) trên tàu cá đánh bắt xa bờ

Sử dụng đèn LED thay cho các loại đèn truyền thống là xu thế tất yếu trong hoạt động khai thác hải sản kết hợp ánh sáng (khai thác hải sản dùng đèn LED). Tuy nhiên, hiện tại vẫn còn rất nhiều câu hỏi cần được làm rõ. Ví dụ cần sử dụng đèn LED có nhiệt độ màu và công suất là bao nhiêu cho hợp lý, vị trí treo đèn như thế nào cho hiệu quả…Trong khuôn khổ của bài báo này, chúng tôi trình bày một phương pháp khoa học để  lựa chọn các thông số quang học của bộ đèn LED để thay cho đèn Metal Halide 1000W. Chúng tôi hy vọng sẽ ít, nhiều giúp ngư dân và những người quan tâm có một cơ sở khoa học để lựa chọn đèn LED phù hợp để thay thế cho đèn Metal Halide cho tầu cá

Thực trạng và những hệ lụy

Trong kỹ thuật đánh cá kết hợp ánh sáng trên phạm vi toàn thế giới, đèn M-Hcông suất caothường được dùng làm nguồn sáng có cường độ rất lớn để có thể “dụ cá” trong một diện tích mặt nước rộng và độ sâu lớn.Ở Việt Nam,ngư dân thường dùng các bộ đèn công suất 1000W (tổng công suất của cả bộ vào khoảng 1100W) trên các tàu chài chụp mực, tầu lưới vây và tầu câu mực, (Hình 1. a, b).Theo phản ánh của bà con ngư dân,biết rằng rất tốn dầu, nhưng họ buộc phải dùng loại đèn công suất lớn mới có thể “cạnh tranh” được với các tàu bạn. Như vậy đã có cuộc “chạy đua vũ trang ánh sáng” trên tầu cá. Chúng ta cần hiểu rằng ánh sáng không sinh ra cá, cho nên cuộc chạy đua này dẫn đến nhiều hệ lụy.

Thứ nhất: Tốn kém nhiều dầu. Theo phản ánh của ngư dân, tiền mua dầu thường chiếm đến 75% tổng chi phí cho một chuyến biển. Vì vậy khi giá dầu tăng nhiều tầu xa bờ trở thành “nằm bờ” do cứ ra khơi là lỗ vốn

Thứ hai, do không được che chắn đèn dễ bị nổ, vỡ  khi có nước mưa, nước từ sóng biển hoặc nước từ ngư cụ rơi vào. Điều này không những gây nguy hiểm cho các ngư phủ mà còn làm giảm tuổi thọ của đèn.

Thứ ba: Cũng do không được che chắn, chỉ có khoảng 25 – 30 % ánh sáng của đèn chiếu xuống mặt nước để dụ cá, phần lớn ánh sáng cường độ cao lãng phí chiếu “lên trời” hoặc chiếu trực tiếp lên mặt tàu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và thị lực của ngư dân. Nhiều ngư dân đã mất khả năng lao động do thị lực bị suy giảm nghiêm trọng sau vài năm đi biển do tiếp xúc thường xuyên với nguồn sáng cường độ lớn.

Hình 1.Tác giả bên cạnh dàn Đèn M-H 1000W trên tàu cá.

Hình 2.Các dàn chấn lưu trên tàu cá

Lựa chọnbộ đèn LED 200W thay thế cho bộ đèn M-H 1000W

1. Độ rọi và dữ liệu liên quan:

 Việc sử dụng, chọn đèn để đánh bắt cá trên biển, thông số độ rọi của đèn sẽ quyết định  lượng ánh sáng hữu ích để phục vụ cho  việc dụ cá. Để giúp bạn đọc hiểu, có sự so sánh giữa  2 loại đèn, chúng  tôi sẽ phân tích các thông số kỹ thuật  của đèn M-H và đèn LED. Từ thực tế thử nghiệm trên tàu đánh cá QN 90582 TS của chủ tầu Đỗ Văn Thành, ngụ tại xã Tân An, thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, tác giả đã thực hiện02 bộ đèn đều được treo cùng một vị trí trên thành tàu, độ cao  h = 4,0 m, kết quả đo đạc, tính toán  được thể hiện như sau.

Đèn M-H: Quang thông 85.000lm, phân bố cường độ sáng đều theo tất các phương trong không gian.Đèn LED góc mở khoảng 120⁰,biểu đồ cường độ sáng trong tọa độ cực (Hình 3),mặt đèn tạo với phương thẳng đứng góc 30⁰, (Hình4).

Hình 3.Đường cong phân bố cường độ sáng của bộ LED 200W trên tọa độ cực

Hình 4. Mô tả vị trí mắc đèn

1. Cách tính toán độ rọi tại một điểm trên mặt nước

Đối với đèn M-H:

– Cường độ sáng trung bình của bộ đèn:

– Độ rọi tại một điểm trên mặt nước:  (lux). Trong đó  là góc nghiêng của tia sáng so với phương thẳng đứng tại điểm tính độ rọi trên mặt nước

– Tọa độ của điểm tính độ rọi:  X = h.tan

Ví dụ: Đối với điểm X trên mặt nước mà tia sáng tạo góc = 60⁰, ta tính được:

• Tọa độ của điểm tính độ rọi: X = h.tan = 4tan60⁰ = 6,93m
• Độ rọi: lux

Đối với đèn LED: Cách tính cũng giống như đối với đèn M-H nhưng chú ý rằngcường độ sáng theo các phương khác nhau là khác nhau. Căn cứ vào file ies ta lập được bảng phân bố cường độ sáng theo góc của đèn LED trên mặt nước (Bảng 1)

Bảng 1. Phân bố cường độ sáng của bộ đèn LED trên mặt nước

Ta vẽ được giản đồ phân bố độ rọi trên mặt nước của hai bộ đèn (Hình 5). Vùng sáng trên mặt nước được mô tả trên hình 6

Hình 5: So sánh phân bố độ rọi của bộ LED 200W tại góc nghiêng 30 độ và M-H 1100W, mắc cùng một vị trí (trục tung ghi độ rọi (lux), trục hoành ghi tọa độ của điểm tính độ rọi (m))

Hình 6: Vùng sáng của đèn LED và đèn Metal Halide trên mặt nước (Hình bán nguyệt là của đèn M-H, Hình nửa ellip là của đèn LED)

1. Nhận xét:

– Độ rọi cao nhất của M-H lên tới 420lux là rất cao, nhưng phần này chỉ được chiếu lên thành tàu. Đèn LED chỉ chiếu sáng xuống mặt nước nên có hiệu quả cao hơn. Từ vị trí cách mạn tàu khoảng 1.5m trở ra, độ rọi trên mặt nước của đèn LED 200W lớn hơn chút ít so với đèn M-H 1000W.

– Phân bố độ rọi của đèn M-H là cố định, trong khi đối với đèn LED, bằng cách thay đổi độ nghiêng, ta có thể thay đổi vùng mặt nước được chiếu sáng.

– Căn cứ vào vùng sáng khác nhau trên mặt nước của hai đèn ta thấy rằng đèn LED yếu hơn về chiều rộng. Như vậy, để tạo trường sáng có độ rọi tương đương ta có thể dùng 12 bộ đèn LED 200W thay cho 10bộ đèn M-H 1000W.Trong trường hợp này, tỷ lệ công suất giữa hệ thống đèn LED và M-H là 24%. Tuy nhiên trên thực tế, tuỳ vào nhu cầu của người dân tỷ lệ này có thể dao động, ví dụ 15 bộ đèn LED 200W thay cho 10 bộ đèn MH. Khi đó tỷ lệ công suất là 30%.

 Kết luận

Các kết quả tính toán hy vọng sẽ tư vấn cho mọi người cách tính toán phân bố độ rọi của các bộ đèn đẻ làm cơ sở cho việc lựa chọn hệ thống đèn LED hợp lýđể thay thế cho hệ thống đèn Metal Halide trên tầu cá. Công việc này luôn luôn mang lại nhiều lợi ích, đó là không những giảm chi phí nhiên liệu, tăng hiệu quả sản xuất, cải thiện đời sống của ngư dân mà còn góp phần bảo vệ môi trường, xây dựng một ngành khai thác thủy hải sản bền vững.

Hình 7. Đo phân bố cường độ sáng của bộ đèn LED bằng góc kế quang học (Goniophotometer) tại PTN Vật lý và Kỹ thuật ánh sáng, Viện Vật lý kỹ thuật, trường ĐHBK Hà Nội

Lê Hải Hưng(Ban KHCN, Hội CSVNThS)
Lê Đình Phong(Tập đoàn Viễn Đông)