Tại Sao Đèn LED Nhà Xưởng Tiết Kiệm Điện Hơn So Với Đèn Thế Hệ Cũ?

Để biết vì sao đèn LED nhà xưởng tiết kiệm điện, bạn cần so sánh mức tiêu thụ điện giữa đèn LED và các loại đèn thế hệ cũ như đèn halogen kim loại hay đèn huỳnh quang. Khi chuyển sang sử dụng đèn LED, bạn có thể tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng mỗi tháng.

Tiết kiệm chi phí để tối đa hóa lợi nhuận luôn là mục tiêu hàng đầu của các chủ kho xưởng. Trong đó, giảm tiêu thụ điện là biện pháp được ưu tiên hàng đầu. Lựa chọn đúng loại đèn chiếu sáng là một trong những cách hiệu quả nhất để tiết kiệm điện. Đối với các nhà xưởng có diện tích lớn, sự khác biệt sẽ càng rõ rệt khi sử dụng đèn tiết kiệm điện.

Hiện nay, có nhiều loại đèn chiếu sáng dành cho nhà kho và nhà xưởng, nhưng đèn LED nổi bật về khả năng tiết kiệm điện. Bài viết này sẽ phân tích lý do tại sao đèn LED nhà xưởng giúp tiết kiệm điện, đồng thời đưa ra phép tính lý thuyết kết hợp với các kết quả đo lường thực tế để minh chứng.

Hiệu Suất Phát Sáng – Yếu Tố Quan Trọng Giúp Đèn LED Nhà Xưởng Tiết Kiệm Điện

Hiệu suất phát sáng (lm/w) là chỉ số quan trọng giúp đèn LED nhà xưởng tiết kiệm điện. Đây là tỷ lệ giữa lượng ánh sáng mà đèn phát ra (lm) và công suất tiêu thụ (w). Khi lượng ánh sáng phát ra càng lớn, đèn sẽ càng sáng; ngược lại, công suất tiêu thụ càng thấp thì đèn càng tiết kiệm điện. Do đó, hiệu suất phát sáng càng cao, khả năng tiết kiệm điện càng nhiều.

Các loại đèn chiếu sáng nhà xưởng thế hệ cũ như đèn halogen kim loại và đèn huỳnh quang thường có hiệu suất phát sáng thấp và nhanh chóng suy giảm sau một thời gian sử dụng:

• Đèn halogen kim loại: 68 - 105 lm/w.
• Đèn huỳnh quang: 20 - 80 lm/w.

Ngược lại, đèn LED nhà xưởng có hiệu suất phát sáng cao hơn nhiều, thường từ 110 lm/w trở lên và duy trì ổn định trong suốt phần lớn vòng đời của đèn. Nhờ vậy, đèn LED nhà xưởng giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả hơn so với các loại đèn thế hệ cũ.

Hiệu Quả Hướng Phát Sáng – Yếu Tố Thứ Hai Giúp Đèn LED Nhà Xưởng Tiết Kiệm Điện

Một yếu tố quan trọng giúp đèn LED nhà xưởng tiết kiệm điện là hiệu quả trong việc hướng ánh sáng đến khu vực cần chiếu sáng, thay vì lãng phí ánh sáng ra các hướng không cần thiết. Khả năng tập trung ánh sáng vào một khu vực cụ thể là yếu tố then chốt.

Các loại đèn nhà xưởng thế hệ cũ hoạt động theo nguyên lý phóng điện, với thiết kế vỏ bóng có dạng bulb, chữ U, xoắn, hoặc tuýp để chứa khí halogen hoặc hơi thủy ngân. Do đó, ánh sáng từ các loại đèn này phát ra toàn bộ vỏ bóng, bao phủ góc 360 độ xung quanh đèn, dẫn đến sự lãng phí năng lượng khi ánh sáng không tập trung vào khu vực cần thiết.

Ngược lại, đèn LED hoạt động dựa trên nguyên lý phát sáng của điốt. Cấu tạo của LED bao gồm một khối bán dẫn loại P chứa lỗ trống và một khối bán dẫn loại N chứa điện tử. Khi dòng điện chạy từ A-nốt (bán dẫn loại P) đến K-tốt (bán dẫn loại N), các điện tử lấp đầy lỗ trống, tạo ra bức xạ ánh sáng. Ánh sáng này được phát ra theo một hướng duy nhất, với góc chiếu sáng tối đa là 120 độ. Điều này giúp đèn LED tập trung ánh sáng vào khu vực cần chiếu sáng, giảm thiểu sự lãng phí và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.

Do ánh sáng từ các đèn thế hệ cũ bao phủ một góc rất rộng, cần sử dụng chóa hoặc máng để hướng phần lớn ánh sáng về phía mục tiêu, dẫn đến việc phát sáng gián tiếp. Tuy nhiên, chóa hoặc máng thường hấp thụ và làm suy giảm ít nhất 30% năng lượng ánh sáng, khiến hiệu quả của đèn trở nên thấp. Trái lại, đèn LED nhà xưởng với góc phát sáng hẹp, chỉ cần chóa để hướng một phần nhỏ ánh sáng về phía mục tiêu, hoặc thậm chí không cần dùng chóa, ánh sáng được hướng trực tiếp đến mục tiêu, giúp phát sáng trực tiếp và hiệu quả hơn.

Từ phân tích về cấu tạo, đặc tính, và nguyên lý hoạt động của đèn LED so với các đèn thế hệ cũ, ta nhận thấy hai yếu tố quan trọng giúp đèn LED nhà xưởng tiết kiệm điện:

1. Hiệu suất phát sáng của đèn LED ổn định và cao hơn nhiều so với các đèn thế hệ cũ.
2. Hầu hết ánh sáng từ đèn LED được hướng trực tiếp đến mục tiêu, trong khi đèn thế hệ cũ cần chóa hoặc máng để hướng ánh sáng, làm giảm hiệu quả.

Điều này có nghĩa là, nếu sử dụng đèn LED nhà xưởng và đèn thế hệ cũ có cùng mức công suất tiêu thụ, lượng ánh sáng thu được tại bề mặt làm việc của đèn LED sẽ cao hơn nhiều so với đèn thế hệ cũ. Hoặc, nếu so sánh dựa trên tiêu chí độ sáng, đèn LED nhà xưởng sẽ tiết kiệm rất nhiều điện năng so với các đèn thế hệ cũ.

Để kiểm chứng phần nghiên cứu lý thuyết trên, tôi giới thiệu kết quả test độ suy giảm quang thông giữa một đèn halogen kim loại 400W và một đèn led nhà xưởng 200W.

a) Thông số các đèn theo catalogue:

b, Một Số Lưu Ý Về Mặt Lý Thuyết:

• Công suất tiêu thụ của đèn halogen kim loại: Bao gồm công suất cung cấp cho bóng đèn và công suất của tăng phô. Vì tăng phô của đèn halogen kim loại là loại tăng tần số nên tiêu thụ khá nhiều điện, chiếm khoảng 15% công suất cung cấp cho bóng đèn (dựa trên số liệu thực tế từ các phép đo kiểm).

• Công suất tiêu thụ của đèn LED: Gồm công suất cung cấp cho chip LED và công suất của driver. Driver đèn LED thực hiện việc chuyển đổi điện xoay chiều thành điện một chiều để cung cấp nguồn cho chip LED, và tiêu thụ điện không đáng kể, có thể bỏ qua khi tính toán.

• Chóa đèn halogen kim loại: Được sử dụng để hướng phần lớn ánh sáng đến phạm vi mục tiêu. Tuy nhiên, chóa đèn làm giảm khoảng 30% tổng lượng ánh sáng phát ra (theo số liệu thực tế từ các phép đo với và không có chóa).

• Chóa đèn LED: Do đèn LED phát sáng theo hướng cụ thể, chóa chỉ hướng một phần rất nhỏ ánh sáng đến mục tiêu, nên không ảnh hưởng đáng kể đến lượng ánh sáng phát ra và có thể bỏ qua khi tính toán.

• Đồ thị suy giảm lượng ánh sáng theo thời gian: Được đo đạc với số lượng lớn và trong thời gian dài, so sánh sự suy giảm lumens giữa đèn LED và đèn halogen kim loại.

c) Lí do chọn đèn halogen kim loại 400W và đèn led nhà xưởng 200W: do ở thời điểm đèn mới, hai đèn này có lượng ánh sáng phát ra gần tương đương nhau (sẽ trình bày rõ ở phần sau).

d) Cách thức tiến hành đo đạc:

Ta đo lượng ánh sáng phát ra của đèn halogen kim loại 400W và đèn led nhà xưởng 200W trong khoảng thời gian 10.000h hoạt động, đo trong phòng thí nghiệm ở 03 mốc thời gian: thời điểm ban đầu, sau khi sử dụng 2.500h và cuối cùng là sau khi sử dụng 10.000h.

e) Kết quả đánh giá mức độ tiết kiệm điện của đèn led nhà xưởng:

Tại Thời Điểm Ban Đầu

Dựa trên tính toán lý thuyết, chúng ta có các kết quả sau:

• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn halogen kim loại: 36,000 lm – 36,000 lm x 30% = 25,200 lm (giảm 30% do chóa, như đã đề cập ở phần lý thuyết).
• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn LED nhà xưởng: 22,000 lm.
• Công suất tiêu thụ của đèn halogen kim loại: 400W + 400W x 15% = 460W (tăng 15% do tăng phô, như đã đề cập ở phần lý thuyết).
• Công suất tiêu thụ của đèn LED nhà xưởng: 200W.

Hiệu suất phát sáng:

• Đèn halogen kim loại: 25,200 lm / 460W = 55 lm/W.
• Đèn LED nhà xưởng: 22,000 lm / 200W = 110 lm/W.

Như vậy, tại thời điểm ban đầu, lượng ánh sáng phát ra của hai đèn không chênh lệch quá nhiều (25,200 lm so với 22,000 lm). Điều này có nghĩa là, để đạt được lượng ánh sáng khoảng 22,000 lm, bạn cần một đèn halogen 400W, trong khi chỉ cần một đèn LED nhà xưởng 200W để đạt được kết quả tương tự. Đây cũng chính là lý do tại sao hai loại đèn này được lựa chọn để tiến hành kiểm chứng, vì chúng có lượng ánh sáng phát ra gần tương đương nhau.

Sau Khi Sử Dụng 2.500 Giờ

Dựa trên tính toán lý thuyết, kết quả cho thấy:

• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn halogen kim loại: 25,200 lm x 80% = 20,160 lm (theo lý thuyết, ánh sáng suy giảm còn 80% so với thời điểm ban đầu).
• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn LED nhà xưởng: 22,000 lm x 99% = 21,780 lm (theo lý thuyết, ánh sáng suy giảm còn 99% so với thời điểm ban đầu).

Công suất tiêu thụ:

• Đèn halogen kim loại: 400W + 400W x 15% = 460W.
• Đèn LED nhà xưởng: 200W.

Hiệu suất phát sáng:

• Đèn halogen kim loại: 20,160 lm / 460W = 43.83 lm/W.
• Đèn LED nhà xưởng: 21,780 lm / 200W = 108.9 lm/W.

So với thời điểm ban đầu, đèn halogen kim loại suy giảm hiệu suất đáng kể, trong khi đèn LED nhà xưởng vẫn duy trì hiệu suất phát sáng cao hơn nhiều, chứng tỏ khả năng tiết kiệm điện và hiệu quả lâu dài của đèn LED.

Sau Khi Sử Dụng 10.000 Giờ

Dựa trên tính toán lý thuyết, kết quả cho thấy:

• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn halogen kim loại: 25,200 lm x 60% = 15,120 lm (theo lý thuyết, ánh sáng suy giảm còn 60% so với thời điểm ban đầu).
• Lượng ánh sáng phát ra từ đèn LED nhà xưởng: 22,000 lm x 97% = 21,340 lm (theo lý thuyết, ánh sáng suy giảm còn 97% so với thời điểm ban đầu).

Công suất tiêu thụ:

• Đèn halogen kim loại: 400W + 400W x 15% = 460W.
• Đèn LED nhà xưởng: 200W.

Hiệu suất phát sáng:

• Đèn halogen kim loại: 15,120 lm / 460W = 32.86 lm/W.
• Đèn LED nhà xưởng: 21,340 lm / 200W = 106.7 lm/W.

So với thời điểm ban đầu, hiệu suất phát sáng của đèn halogen kim loại giảm đáng kể, trong khi đèn LED nhà xưởng vẫn duy trì hiệu suất phát sáng cao. Điều này cho thấy đèn LED không chỉ tiết kiệm điện hơn mà còn giữ hiệu suất chiếu sáng ổn định hơn qua thời gian sử dụng.

f, Nhận Xét:

Tại thời điểm ban đầu, lượng ánh sáng phát ra của đèn halogen kim loại 400W cao hơn so với đèn LED nhà xưởng 200W, nhưng sự chênh lệch không lớn. Tuy nhiên, sự khác biệt về điện năng tiêu thụ rất rõ rệt: đèn halogen kim loại tiêu thụ 460W, trong khi đèn LED nhà xưởng chỉ tiêu thụ 200W.

Sau một thời gian sử dụng, lượng điện năng tiêu thụ của mỗi đèn vẫn giữ nguyên. Đèn LED nhà xưởng tiếp tục phát ra lượng ánh sáng gần như không đổi, trong khi lượng ánh sáng phát ra từ đèn halogen kim loại giảm đáng kể. Cụ thể:

• Tại thời điểm ban đầu: Lượng ánh sáng của đèn halogen kim loại cao hơn đèn LED nhà xưởng khoảng 12%.
• Sau 2.500 giờ sử dụng (khoảng 6 tháng): Lượng ánh sáng của đèn halogen kim loại tương đương với lượng ánh sáng phát ra của đèn LED nhà xưởng 160W.
• Sau 10.000 giờ sử dụng: Lượng ánh sáng của đèn halogen kim loại chỉ tương đương với lượng ánh sáng phát ra của đèn LED nhà xưởng 100W.

Như vậy, đèn LED nhà xưởng tiết kiệm điện năng đáng kể. Với cùng một nhu cầu chiếu sáng, bạn chỉ cần đèn LED có công suất bằng một nửa so với đèn thế hệ cũ. Hơn nữa, hiệu suất phát sáng của đèn LED giảm không đáng kể qua thời gian. Do đó, việc trang bị đèn LED cho hệ thống chiếu sáng trong nhà xưởng sẽ giúp bạn tiết kiệm ít nhất 50% hóa đơn tiền điện hàng tháng so với khi sử dụng đèn thế hệ cũ, cùng với nhiều lợi ích khác mà đèn LED mang lại.