1
TÀI LIỆU CHUYÊN MÔN
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LED PANEL

PHẦN 1
MỘT SỐ TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA VẬT LIỆU

Giới thiệu chung:

Khi chùm sáng quang thông Ф
0
chiếu tới mặt phân cách giữa 2 môi trường 1 và 2
(hình 1), chúng bị phân tách thành 3 phần:
- Phần phản xạ trở lại môi trường 1 có quang thông Фρ
- Phần bị môi trường 2 hấp thụ có quang thông Ф
α

- Phần truyền qua môi trường 2 có quang thông Ф
τ

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

0

Chia biểu thức này cho Ф
0
ta được:

1
000

Đặt thừa số
0
,
0
,
0
, thứ tự là hệ số phản
xạ, hệ số hấp thụ và là hệ số truyền qua của môi trường 2, ta
có:

1
(1.8.1)
Với đa số các chất, các hệ số ρ,α,τ không những phụ thuộc vào bản chất của vật
liệu, mà còn phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nghĩa là ρ = ρ(λ), α = α(λ), τ = τ(λ)
Trong kỹ thuật ánh sáng, ánh sáng từ nguồn sáng thường phải qua nhiều lần phản
xạ trên mặt choá và khúc xạ, truyền xạ trong kính đèn mới đi đến các đối tượng được
chiếu sáng. Vì vậy, các chùm sáng thoát ra khỏi bộ đèn đã bị biến đổi về quang thông,
cường độ sáng, phân bố và đôi khi cả thành phần phổ. Vì vậy, việc nghiên cứu tính chất
quang học của vật liệu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc điều khiển và sử dụng
ánh sáng

I. SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG CỦA VẬT LIỆU
1. Phản xạ định hướng (hay phản xạ gương)
Hiện tượng
Hiện tượng phản xạ định hướng xảy ra khi ánh sáng truyền tới mặt vật liệu phản
xạ tốt ánh sáng như mặt gương, mặt kim loại mài bóng, mặt thuỷ tinh…(Hình 2. a,b)
Đặc điểm của kiểu phản xạ này là: Tia phản xạ IR nằm trong mặt phẳng tới (mặt chứa tia
tới SI và pháp tuyến

n
), góc phản xạ bằng góc tới ( i = i’).






o

Hình 1: Ánh sáng
truyền trong vật liệu
i'
i
I
n
S
R
a) b)
i'
i
I
n
S
R

2






Hệ số phản xạ
Theo quan điểm năng lượng, hệ số phản xạ ρ là tỷ số (tính bằng %), giữa năng lượng
của chùm sáng phản xạ và chùm sáng tới.


()
W
W
E
o
Pd
Pd
(1.8.2)

Ở đây là P(λ) là hàm phân bố phổ của nguồn sáng, cận tích phân được lấy theo tất cả các
sóng khả dĩ mà nguồn có thể phát ra
Trong kỹ thuật ánh sáng, hệ số phản xạ ρ là tỷ số (tính bằng %), giữa quang thông của
chùm sáng phản xạ và chùm sáng tới:


( ) ( ) ( )
( ) ( )
o
V P d
V P d
(1.8.3)

Trong công thức (1.8.3), K = 683lm/W là hệ số chuyển đổi đơn vị lm và W, V(λ) là hàm

phổ độ nhậy của mắt, cận tích phân được lấy theo chiều dài sóng ánh sáng trong vùng
thấy được, λ = 380nm ÷760nm
Đo hệ số phản xạ định hướng
Hệ số phản xạ ánh sáng của các vật liệu cần được xác định chính xác trước khi chúng
được sử dụng trong thiết bị chiếu sáng hoặc thiết kế chiếu sáng
Để đo hệ số phản xạ gương của vật
liệu người ta dùng một thiết bị gọi là
phản xạ kế, sơ đồ nguyên lý của phản
xạ kế được trình bày trong hình 3: Ánh
sáng từ nguồn S truyền tới G
1,
phản xạ
trên mẫu đo M cho tia phản xạ tới
gương G
2
, gương G
2
cho tia sáng tới
cơ cấu đo D. Cơ cấu đo D có chức
năng biến đổi quang thông mà nó nhận
được thành dòng điện.
Hệ số phản xạ của mẫu được so
sánh với hệ số phản xạ của mẫu chuẩn.
Giả sử khi đo với mẫu chuẩn có hệ số
phản xạ ρ
0
, ta được trị số dòng quang
điện là i
0,
khi đo


với mẫu vật liệu có hệ số phản xạ ρ ta được dòng quang điện là i, khi đó
hệ số phản xạ của vật liệu là:

S
G
1

G
1

D
M
Hình 3: Nguyên lý máy đo hệ số phản xạ gương

3

0
0
i
i

Trong trường hợp cần xác định phổ phản xạ ρ
(λ)
, cơ cấu đo D là một máy quang
phổ.

2. Phản xạ định hướng trên chất điện môi:
Khi vật liệu phản xạ là chất điện môi (nhựa, thuỷ tinh hay một vài loại chất trong
suốt khác ) và chùm tia gần vuông góc với mặt được chiếu sang, người ta có thể tính

được hệ số phản xạ dựa vào công thức Frexnen, trong đó n
1
và n
2
là chiết suất của hai môi
trường tiếp xúc nhau.

2
21
21
nn
nn

Cần chú ý rằng, hệ số phản xạ ρ không thay đổi khi thay n
2
bằng n
1
, nghĩa là không phụ
thuộc vào chiều truyền ánh sáng
Hệ số phản xạ của chất điện môi chỉ phụ thuộc vào chiết suất tỷ đối của hai môi
trường tiếp xúc nhau, và càng nhỏ nếu tỷ số ấy càng nhỏ. Ví dụ: Ở mặt tiếp xúc thủy tinh
– không khí ( n
1
=1, n
2
= 1.5) ta tính được ρ = 0.04. Như vậy, nếu một chùm sáng đi qua
tấm kính cửa sổ sẽ bi phản xạ hai lần ở hai mặt tấm kính, và phần ánh sáng phản xạ là
8%, nghĩa là ngay khi thuỷ tinh không hấp thụ ánh sang thì hệ số truyền qua của nó cũng
chỉ đạt 92%. Bảng 1 cho biết chiết suất và hệ số phản xạ của một số loại vật liệu điện môi
nếu môi trường bên ngoài là không khí


Bảng 1: Chiết suất và hệ số phản xạ của một số vật liệu, tính theo công thức Frexnel

Vật liệu
Chiết suất
Hệ số phản xạ
Nước
1.33
0.020
Thạch anh
1.46
0.035
Thuỷ tinh crown
1.52
0.043
Thuỷ tinh flint
1.75
0.074
Kim cương
2.42
0.172
Silic tinh thể
3.42
0.300
Germany tinh thể
4.01
0.361

3. Phản xạ định hướng trên kim loại:
Khi vật liệu là kim loại, người ta có thể tính toán hệ số phản xạ bằng công thức Frexnen

trong đó n là chiết suất , χ là hệ số hấp thụ của kim loại:

2
2
4
1
1
n
n

Cần chú ý rằng, các trị số n, χ và ρ của các kim loại phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng.
Bảng 2 cho biết các trị số n, χ và ρ của một số kim loại đối với bước sóng λ = 586nm

Bảng 2: Các trị số n, χ và ρ của một số kim loại



4
Kim loại
n
χ
ρ
Nhôm
Đồng
Bạc
Vàng
Niken

1.44
0.64

0.18
0.37
1.58
5.23
2.62
3.67
2.82
3.42
0.83
0.73
0.95
0.85
0.66

Hệ số phản xạ của kim loại phụ thuộc mạnh vào bước sóng. Màu của kim loại mà
chúng ta nhìn thấy chính là màu của chúng trong ánh sáng phản xạ. Thông thường, nhìn
trong ánh sáng trắng, ta thấy đồng có màu vàng-đỏ vì nó hấp thụ mạnh trong vùng sóng
ngắn và phản xạ tốt trong vùng sóng trung bình và dài. Ngược lại nếu ta quan sát dưới
ánh sáng có bước sóng ngắn, màu tím chẳng hạn, ta lại thấy vàng có màu tối. Bạch kim
và nhôm có màu trắng vì chúng phản xạ đều trong toàn bộ dải sóng của ánh sáng nhìn
thấy. Những nhận xét này rất quan trọng khi chọn vật liệu làm choá đèn.

3. Sự phản xạ khuếch tán
Giới thiệu
Trong thực tế, đa số các vật liệu có mặt nhám. Khi gặp các mặt nhám, các tia
sáng phản xạ không theo một hướng nhất định mà phân bố theo nhiều hướng trong không
gian. Khi đó, người ta gọi là hiện tượng tán xạ hay phản xạ khuếch tán. Mức độ tán xạ
phụ thuộc vào độ nhám của mặt. Tuỳ theo mức độ tán xạ, người ta chia vật liệu thành các
loại phản xạ khuếch tán một phần (hình 4.a), và phản xạ khuếch tán toàn phần hay phản
xạ khuếch tán đều (hình 4.b). Chú ý rằng, trong hiện tượng khuếch tán một phần, hướng

phản xạ gương vẫn là hướng ưu tiên. Các mặt khuếch tán đều được gọi là mặt Lambert
phản xạ









Hình 4: Các kiểu phản xạ khuếch tán
a). Một phần, b).Toàn phần


Đo hệ số phản xạ khuếch tán
Để đo hệ số phản xạ khuếch tán, người ta dùng một thiết bị đặc biệt, gọi là cầu
tích phân (hình 5). Phần chính của thiết bị là một quả cầu rỗng, bán kính R, phía trong
của quả cầu, người ta phủ một lớp sơn màu trắng đặc biệt, thường là Bari Sulfat (BaSO
4
),
có đặc tính phản xạ khuếch tán hoàn toàn và không chọn lọc đối với toàn bộ vùng áng
sáng nhìn thấy. Trên thành cầu, người ta để các cửa sổ gắn nguồn sáng S, đặt mẫu đo E
và detector quang điện P. Tín hiệu quang điện được đọc trên bộ hiển thị D. Với cấu tạo
b)
a)
Ph
ản
xạ


5
như vậy, mọi tia sáng tán xạ trên mặt mẫu đo
đều bị phản xạ trên thành cầu và cuối cùng đi tới
detector.
Hệ số phản xạ của mẫu được so sánh với
hệ số phản xạ của mẫu chuẩn. Giả sử khi đo với
mẫu chuẩn có hệ số phản xạ ρ
0
, ta được trị số
dòng quang điện là i
0,
khi đo

với mẫu vật liệu có
hệ số phản xạ ρ ta được dòng quang điện là i, khi
đó hệ số phản xạ của vật liệu là:


0
0
i
i

Chú ý rằng, với nguyên lý trên, ta cũng có thể
dùng cầu tích phân để đo hệ số phản xạ của các
loại vật liệu có đặc tính phản xạ gương

II. SỰ HẤP THỤ CỦA VẬT LIỆU
1. Giới thiệu
Bất kỳ vật liệu nào cũng hấp thụ một phần hoặc toàn bộ năng lượng điện từ hoặc ánh

sáng chiếu vào nó. Năng lượng hấp thụ biến thành nhiệt hoặc làm thay đổi cấu trúc vi mô
của vật liệu. Chúng ta không đi sâu và các vấn đề này mà chỉ quan tâm đến phần quang
thông bị hấp thụ trong vật liệu.
Giả sử có chùm sáng quang thông Ф
0
chiếu tới lớp vật liệu có độ dày l ( Hình 6).
Sau khi bị hấp thụ, phần quang thông đi qua vật liệu là Ф. Quan hệ giữa Ф và Ф
0
tuân
theo định luật Bourg- Lambert-Beer:

0
l
e

Trong (1.8.7), χ là hệ số hấp thụ của vật liệu, l là độ dày của vật liệu. Trong vùng ánh
sáng trông thấy, hệ số hấp thụ của không khí vào khoảng 10
-5
cm
-1
, của thuỷ tinh vào
khoảng 10
-2
cm
-1
.













Hình 6: Sự hấp thụ ánh sáng

Đối với đa số vật liệu, hệ số hấp thụ χ phụ thuộc và bước sóng ánh sáng, ta gọi
chúng là những vật liệu hấp thụ chon lọc, hay vật liệu có màu sắc. Chẳng hạn, trong ánh
sáng trắng ta thấy một tấm kính có màu đỏ vì nó hấp thụ hầu hết các bức xạ khác mà chỉ
D
S
E
P
Hình 5: Reflectometter
Ф
0
l
Ф
χ

6
cho bức xạ màu đỏ đi qua. Màu sắc của vật liệu còn phụ thuộc vào thành phần phổ của
ánh sáng chiếu vào nó. Nếu chiếu vào tấm kính màu đỏ bằng ánh sáng màu tím thì ta thấy
tấm kính có màu đen.
Những nhận xét trên là rất quan trọng khi sử dụng các vật liệu trong suốt để chế tạo các
loại kính cho choá đèn tín hiệu, đèn trang trí trong chiếu sáng nghệ thuật.



2. Sự khúc xạ và truyền qua ánh sáng
Sự khúc xạ định hướng.
Giới thiệu

Khi chiếu một tia sáng vào mặt phân cách giữa
hai môi trường trong suốt khác nhau, tia sáng sẽ bị
đổi phương và truyền vào môi trường thứ 2,( hình 7)
Quy luật lan truyền của tia sáng được diễn tả bằng
định luật Snen:
n
1
sinα
1 =
n
2
sinα
2
( 8)
trong đó n
1
và n
2
là thứ tự chiết suất của hai môi
trường. Bảng 3 cho biết chiết suất một số môi trường
trong suốt





Bảng 3: Chiết suất của một số môi trường

Môi trường
Chiết suất
Nước
Acrylic
Flint glass
Thủy tinh crovn
Polystyrene

1.33
1.49
1.52
1.62
1.59

Sự khúc xạ khuếch tán
Giới thiệu:
Khi mặt phân cách giữa hai môi trường là mặt nhám, hoặc môi trường có cấu trúc
không đồng nhất thì định luật Snen không còn đúng nữa, tia khúc xạ sẽ truyền theo nhiều
hướng khác nhau, ta nói ánh sáng bị khúc xạ khuếch tán. Trường hợp này ta thường quan
sát được khi ánh sáng truyền vào các tấm kính mờ hoặc các đám bụi hoặc khói.
Tuỳ theo mức độ khuếch tán của tia khúc xạ, người ta chia chúng thành khúc xạ khuếch
tán một phần (hình 8.a) và khúc xạ khuếch tán toàn phần (hình 8.b) Chú ý rằng, trong
hiện tượng khúc xạ khuếch tán một phần, hướng khúc xạ gương vẫn là hướng ưu tiên.
Các mặt khúc xạ khuếch tán đều được gọi là mặt Lambert khúc xạ


Hình 1.8.7. Sự khúc xạ ánh sáng


7



Đo hệ số truyền qua ánh sáng
Trong những trường hợp vật liệu chỉ truyền xạ định hướng và không cần độ chính xác
cao, ta có thể dễ dàng đo được hệ số truyền qua của các vật liệu trong suốt bằng cách
dùng sơ đồ hình 8, với S là nguồn sáng, E là mẫu đo và D là luxmeter.
Khi chưa đặt mẫu đo, trị số của luxmeter là e
0
, khi đặt mẫu đo, tri số là e, khi đó,
hệ số truyền qua của mẫu là:

0
100%
e
e

Trong trường hợp vật liệu truyền xạ khuếch tán, người ta phải dùng cầu tích phân
(hình 1.8.9).
Hệ số truyền qua của mẫu đo được tính bằng công thức:


0
0
i
i

Trong đó,τ

0
là hệ số truyền qua của mẫu chuẩn, i
0
là trị số dòng quang điện khi đặt mẫu
chuẩn, i là trị số dòng quang điện khi đặt vật liệu cần đo. Đặc biệt là, cần khảo sát phổ
truyền qua của vật liệu, người ta thay cơ cấu hiển thi D bằng một máy quang phổ.









a) b)
Hình 8. Các kiểu khúc xạ khuếch tán
S
E
D
Hình 9: Đo hệ số truyền
qua
S
D
P
E
Hình 10: Transmittivity meter

8
nh lut Lambert

nh lut Lambert thiết lập mối quan hệ giữa độ rọi E của bề mặt có hệ số phản
xạ khuếch tán và độ chói L mà bề mặt này bức xạ.
Loi phn x khuch tỏn ny l thng gp cỏc vt liu mn, vớ d t giy, lp
sn m, cỏc vt liu xõy dng chúi L ca mt S l khụng i, ng bao ca cỏc
vect cng sỏng l mt hỡnh cu tip xỳc vi S (hỡnh 10).

Cng
phn x
Tia ti
S

Hỡnh 10
Phn x khuch tỏn
d
LS
cos
LS
R.Sin
R
R.d


Hỡnh 11
Chng minh nh lut Lambert
Gi s mt S cú ri E, ngha l nú ó nhn mt quang thụng = ES, phn x
mt quang thụng ES phỏt sỏng phn khụng gian phớa trc.
Gúc khi d (hỡnh 11), l phn khụng gian gii hn gia hai hỡnh nún cú gúc nh 2
v 2(
d
), cú ln d :

d =
d
R
RdR
.sin.2
sin2
2
.
Gúc khi ny cha mt quang thụng d
Quang thụng do mt S phỏt ra l tng bỏn cu trờn ca cỏc nguyờn t d phỏt
trong gúc khi d , vi
dId .
v I = L.S.cos .
2/
0
2/
0
2
2cos
.2sin.
bancautren
LSdLSdIES

Cui cựng ta cú nh lut Lambert:
LE

Nu ỏp dng cỏch gii thớch trờn cho mt mt truyn ỏnh sỏng khuch tỏn, vớ d
mt tm kớnh m cú h s truyn qua thỡ quang thụng truyn qua l ES v do vy

E L M



9
Trong đó M là độ trưng của mặt tính bằng lumen/m
2
(không phải là lux vì đó là quang
thông phát xạ chứ không phải là quang thông thu nhận). Khi đó, định luật Lambert là:
LM

Định luật Lambert có vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật chiếu sáng, nó cho ta
quan hệ giữa độ chói và độ rọi. Căn cức vào định luật này, ngời ta có thể tính toán và
kiểm tra được độ rọi, độ chói của tất cả các điểm trong trường sáng của bộ đèn.

Phản xạ toàn phần.
Hiện tượng phản xạ
toàn phần xảy ra khi ánh sáng
truyền từ môi trường có chiết
suất cao sang môi trường có
chiết suất thấp hơn, ví dụ từ
thủy tinh hoặc nước ra không
khí. Hình 1.8.11 mô tả hiện
tượng phản xạ toàn phần khi
tia sáng truyền từ thuỷ tinh
không khí.
Ở những góc tới θ < θ
ic,
tia
khúc xạ truyền được ra ngoài,
khi θ = θ
ic

tia khúc xạ đi là là với mặt phân cách, khi θ > θ
ic
thì tia sáng không thể khúc xạ
ra ngoài không khí mà bị phản xạ lại môi trường thuỷ tinh. Giá trị của góc giới hạn phản
xạ toàn phần được tính bằng biểu thức:
θ
ic
= arcsin(n
2
/n
1
) ( 1.8.11)
trong đó, n
1
là chiết suất của môi trường chứa tia tới, n
2
là chiết suất của môi trường chứa
tia khúc xạ. Bảng 4 cho biết giá trị của góc giới hạn phản xạ toàn phần của một số môi
trường điển hình khi môi trường bên ngoài là không khí.

Hiện tượng phản xạ toàn phần được ứng dụng để truyền dẫn ánh sáng trong cáp
quang hoặc trong những kiểu chiếu sáng đặc biệt, chiếu sáng dưới nước

Bảng 4: Góc giới hạn của một số môi trường

Môi trường
Góc giới hạn (
0
)
Nước

Acrilic
Thuỷ tinh crown
Carbon disulfur
Thuỷ tinh flint
Kim cương
49
42
40
38
34
24


Hình 1.8.11
θ
1
θ
2
θ
ic
θ
r
Không
khí
(n
2
)
Nước
(n1)
Tia ló

Tia ló giới hạn
Phản xạ toàn phần
Góc giới hạn

10
CÁC BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1
Căn cứ vào định luật Frexnel, hãy tính hệ số phản xạ ánh sáng trong các trường hợp sau:
a. Tia sáng truyền từ không khí vào thuỷ tinh Flint chiết suất n = 1.75
b. Tia sáng truyền từ thuỷ tinh Flin, chiết suất n
1
= 1.75 vào nước chiết suất n
2
=
1.33

Lời giải:
a) Hệ số phản xạ từ không khí vào thuỷ tinh Flint:

%4,7074.0
175.1
175.1
1n
1n
22

b)Hệ số phản xạ từ thuỷ tinh chiết suất n
1
= 1.75 vào nước chiết suất n

2
= 1.33:

%8,1018.0
33.175.1
33.175.1
nn
nn
2
2
12
12


Bài 2
Cho một chùm sáng song song quang thông
0
= 10 lm truyền liên tiếp qua hai tấm thuỷ
tinh chiết suất n = 1.5 đặt vuông góc với chùm sáng. Tính quang thông của chùm sáng
sau khi qua hai tấm thuỷ tinh. Giả sử thuỷ tinh hoàn toàn không hấp thụ ánh sáng.

Lời giải:
Từ công thức Frexnel, tính được hệ số phản xạ của mặt thuỷ tinh là = 0.04.
Vì chùm sáng qua hai tấm thuỷ tinh phải chịu 4 lần phản xạ
0
()
ở hai mặt,nên
quang thông sau khi qua hai tấm thuỷ tinh là:
=
0

(1- )
4
= 10(1-0.04)
4
= 8.49lm


Bài 3
Cho một tia sáng phân cực chiếu từ không khí vào thuỷ tinh chiết suất n = 1.5 dưới góc
tới i
1
và góc khúc xạ i
2
. Cho biết hệ số phản xạ phụ thuộc vào phương truyền của tia sáng
theo công thức:
21
2
21
2
iisin
iisin
. Hãy tính hệ số phản xạ tại các góc: a) i
1,1
= 30
0
; b)
i
1,2
=45
0

; c) i
1,3
= 60
0
; d) i
1,4
=90
0
.

Lời giải:
a) i
1,1
=30
0




0
0
2
1,11
1,2
47.19)
5.1
30sin
arcsin()
n
isinn

arcsin(i


%7.5057.0
577.0
033.0
47.49sin
53.10sin
47.1930sin
47.1930sin
02
02
002
002



11
b) i
1,2
=45
0




0
0
2
2,11

2,2
13.28)
5.1
45sin
arcsin()
n
isinn
arcsin(i


%1.9091.0
916.0
084.0
13.73sin
87.16sin
13.2845sin
13.2845sin
02
02
002
002

c) i
1,3
=60
0





0
0
2
3,11
3,2
26.35)
5.1
60sin
arcsin()
n
isinn
arcsin(i


2 0 0
20
20
2 0 0
sin 60 35.26
sin 24.74 0.175
0.176 17.6%
sin 95.26 0.992
sin 60 35.26


d) i
1,4
=90
0





0
0
2
4,11
4,2
81.41)
5.1
90sin
arcsin()
n
isinn
arcsin(i


2 0 0
20
20
2 0 0
sin 90 41.81
sin 48.19 0.555
0.981 98.1%
sin 131.18 0.566
sin 90 41.81


Nhận xét: Hế số phản xạ tăng dần theo góc tới và đạt giá trị xấp xỉ bằng 1 khi góc tới
bằng 90

0
.

Bài 4.
Một tia sáng chiếu từ không khí vào thuỷ tinh với góc tới i
β
=60
0
, ( i
β
gọi là góc
Brewster), thì tia phản xạ vuông góc với tia tới (Hình 01). Hãy tìm chiết suất của thuỷ
tinh.

Lời giải:
i’
I
R
L



S
i
β
r

Hình 01

Từ hình vẽ ta thấy: i

’
= i
β
, RIL = 90
0
nên cosi
β
= sinr. Theo định luật khúc xạ:

0
sin
sin
tan tan60 3 1.732
sin cos
i
i
ni
ri


12

Bài 5
Một chùm sáng song song, quang thông
0
= 20lm chiếu vuông góc với một tấm thuỷ
tinh dày 2cm và có hệ số hấp thụ χ = 2.10
-2
cm
-1

. Hãy tính phần quang thông bị hấp thụ
bởi tấm thuỷ tinh.

Lời giải
Từ công thức Bourg- Lambert-Beer
0
l
e
ta tính được phần quang thông bị hấp thụ
=
0
- =
0
(1- e
-χl
) =
22
2.10 2 4.10
20(1 ) 20(1 ) 0.8e e lm


Bài 6:

Một sợi cáp quang hình trụ làm bằng thuỷ tinh chiết suất n = 1.5, hai mặt được mài nhẵn
và vuông góc với trục của sợi. Chứng minh rằng, các tia sáng tới một mặt của sợi dưới
góc bất kỳ đều ló ra hỏi mặt còn lại của sợi

Lời giải:
Ta tính được góc giới hạn phản xạ toàn phần r
0

= arcsin(1/1.5) = 41.8
0
. Các tia sáng đi
vào mặt thứ nhất của sợi dưới góc tới i = 90
0
có góc khúc xạ r = r
0
. Vì vậy, các tia sáng đi
trong khối thuỷ tinh đến gặp mặt bên dưới góc tới lớn hơn r
0
nên đều bị phản xạ toàn
phần, cho đến khi gặp mặt thứ hai của khối trụ thì nó sẽ khúc xạ ra ngoài không khí.


Bài 7:
Một chùm sáng đơn sắc, song song, bề rộng a = 5cm, truyền từ không khí vào mặt bản
thuỷ tinh phẳng (n = 1.5), dưới góc tới i = 60
0
. Tính bề rộng của chùm sáng trong thuỷ
tinh.

Lời giải:

a


a’
I I’

r

r
i
H
K


( hình )



13
Góc khúc xạ
0
sini 3
r arcsin( ) arcsin 35.26
n3
.
00
a
II' 2a 10cm
sin(90 30 )
. a’ = II’cosr = 10cos(35.26
0
) = 8.165cm
Độ rộng của chùm tia trong thuỷ tinh a’= 8.165cm


PHẦN 2: VÀI ĐIỀU VỀ LED
1. Phân loại.
a. LED driver ( LED tín hiệu, LED quảng cáo)

Công suất nhỏ: khoảng vài mW
Dòng nuôi thấp: từ vài đến vài chục mA
Điện áp nuôi: 2,5 đến 3,5 V
Phát ánh sáng đơn sắc ( xanh đỏ, tìm vàng…tùy theo chất bán dẫn dùng làm LED)
Được dùng trong chiếu sáng quảng cáo, tín hiệu
Hiệu suất sáng thấp: 20- 30lm/W



14



15
b. LED lighting ( High Bright LED, White LED )
Công suất lớn (LED công suất): từ vài trăm mW đến 1 W, thậm chí hàng chục W
Dòng nuôi lớn: 350 mA
Điện áp nuôi: 3,0 đến 3,5 V
Phát ánh sáng trắng, nhiệt độ màu từ 3000K đến 10.000K
Được dùng trong các loại hình chiếu sáng
Hiệu suất sáng cao: 80 – 100lm/W, thậm chí đã có LED có hiệu suất 130lm/W



PHẦN 3: CÔNG NGHỆ LED PANEL
I. Nguyên lý chung
1. Sơ đồ cấu tạo tổng quát

Chú thích: 1: Tấm tán xạ; 2: Lõi dẫn sáng; 3: Tấm phản xạ


2. Các loại lõi dẫn sáng
Lõi dẫn sáng kiểu lăng kính

16

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng: Lõi dẫn sáng làm từ nhựa tổng hợp Acrylic, được
gia công như hai lăng kính có đỉnh chung và có đáy hướng ra ngoài. Ánh sáng từ chíp
LED gặp mặt trên của lăng kính dưới góc lớn hơn góc phản xạ toàn phần bị phản xạ trở
lại rồi thoát ra ngoài và bị tán xạ đều ở tấm tán xạ, cho trường sáng đều.

Lõi dẫn sáng kiểu tán xạ


Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng: Lõi dẫn sáng làm từ nhựa tổng hợp Acrylic, được
in chất liệu tán xạ ở mặt trên. Ánh sáng từ chíp LED gặp mặt trên của lõi dẫn sáng và bị
tán xạ đều bởi các điểm của lưới rồi thoát ra ngoài và bị tán xạ lần thứ hai ở tấm tán xạ,
cho trường sáng đều.
3. So sánh ưu, nhược điểm của các loại lõi dẫn sáng
Trong hai loại lõi dẫn sáng nói trên, lõi dẫn sáng kiểu lăng kính có hiệu suất cao hơn
nhưng cũng đòi hỏi công nghệ cao hơn nên giá thành các sản phẩm cũng cao. Trong khi
đó, loại lõi tán xạ có công nghệ chế tạo đơn giản, ít tốn kém, lại cho trường sáng đều hơn.
Vì vậy chúng tôi chọn công nghệ này.

IV. Mô tả chi tiết

1. Tấm lõi dẫn sáng

17




18



















19

2. Maket (dùng để in lưới)




20





3. KHUNG VÀ MẠCH ĐIỆN CỦA LED
1. Khung ( xem mẫu nhôm và khuôn )
2. Mạch in (Xem mẫu mạch in)


- Đường kính đế 1 của chip LED: 6.5mm,
- Đường kính lỗ khoan trong đế LED: 1.7mm
- Khoảng cách giữa hai LED là 43mm
- Vật liệu làm mạch in: phíp dày1.6 mm, rộng 10mm
- Công nghệ mạ lỗ (mạ cả hai mặt để tăng cường khả năng dẫn nhiệt)




4. PHẦN NGUỒNĐIỆN
(Xem mẫu nguồn và đo đạc, khảo sát các thông số của nguồn điện)

5. KẾT QUẢ ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN-QUANG
1. Các thông số điện:
Loại panel
Công suất (W)
Hệ số công suất
600 x 600mm ( 48 LED)
54 ( Trung quốc: 58)
0,99 (Trung quốc: 0,89)
300 x 600mm (24 LED)
30 ( TQ: không có )

0,99 (TQ: không có)
300 x 1200mm (52 LED)
62 ( TQ: không có )
0,99 (TQ: không có)

2. Phân bố cường độ sáng của LED panel loại 600 x 600mm


21

3. Độ chói bề mặt:
…………………………………………………
…………………………………………………

6. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỂ TĂNG HIỆU SUẤT VÀ CHẤT
LƯỢNG CỦA CÁC LED PANEL
1. Vật tư: ( tấm tán xạ, tấm phản xạ…)
………………………
2. Chủng loại LED ( công suất, nhiệt độ màu, góc chiếu sáng)
………………………
3. Mạch in: ( mạch in trên nhôm hay trên bakelit ?)
……………………….
4. Phân bố các điểm tán xạ của lưới
5. Mực in lưới
………………………


DỰ TOÁN KINH PHÍ VẬT TƯ CHO 01 SẢN PHẨM LED PANEL 600X600mm

T/T

Linh kiện
Giá
(VNĐ)
1
Bộ khung nhôm
100.000
2
Led 1W: 48x25.000VNĐ
1.200.000
3
Mạch in: 4x26.000 VNĐ (Mạch in trên nhôm)
104.000
4
Panel dẫn sáng
200.000
5
In lưới dẫn sáng
70.000

22
6
Tấm plastic phản quang (dùng làm đáy)
30.000
7
Tấm tán xạ thoát sáng ra môi trường
100.000
8
Nắp đậy đáy panel bằng tôn dày 1mm
75.000
9

Nguồn điện + vỏ hộp cho nguồn
200.000
10
Keo tản nhiệt + diode zener
10.000
Tổng
2.089.000




DỰ TOÁN KINH PHÍ VẬT TƯ CHO 01 SẢN PHẨM LED PANEL 300X1200mm

T/T
Linh kiện
Giá
(VNĐ)
1
Bộ khung nhôm
110.000
2
Led 1W: 52x25.000VNĐ
1.300.000
3
Mạch in: 4x26.000 VNĐ (Mạch in trên nhôm)
104.000
4
Panel dẫn sáng
200.000
5

In lưới dẫn sáng
70.000
6
Tấm plastic phản quang (dùng làm đáy)
30.000
7
Tấm tán xạ thoát sáng ra môi trường
100.000
8
Nắp đậy đáy panel bằng tôn dày 1mm
75.000
9
Nguồn điện + vỏ hộp cho nguồn
200.000
10
Keo tản nhiệt + diode zener
10.000
Tổng
2.199.000















DỰ TOÁN KINH PHÍ VẬT TƯ CHO 01 SẢN PHẨM LED PANEL 300X600mm

T/T
Linh kiện
Giá
(VNĐ)
1
Bộ khung nhôm
75.000

23
2
Led 1W: 24x25.000VNĐ
600.000
3
Mạch in: 2x26.000 VNĐ (Mạch in trên nhôm)
52.000
4
Panel dẫn sáng
100.000
5
In lưới dẫn sáng
40.000
6
Tấm plastic phản quang (dùng làm đáy)
15.000
7

Tấm tán xạ thoát sáng ra môi trường
50.000
8
Nắp đậy đáy panel bằng tôn dày 1mm
35.000
9
Nguồn điện + vỏ hộp cho nguồn
125.000
10
Keo tản nhiệt + diode zener
10.000
Tổng
1.102.000