Một nhóm nhà khoa học Việt Nam vừa được công bố đơn đăng ký sáng chế tại Mỹ cho nghiên cứu liên quan đến thiết bị chiếu sáng không cần điện như một giải pháp tiết kiệm trong việc chiếu sáng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là những ngôi nhà ống, với số công bố đơn US2018094786 (A1) ngày 05/4/2018.
Nhóm tác giả đứng tên trong đơn đăng ký 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, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, và PGS.TS. Nguyễn Hoàng Hải – Đại học Quốc gia Hà Nội.
Nội dung chính của sáng chế là đề xuất một thiết kế thấu kính được kết nối đơn giản với sợi quang. Thấu kính này có dạng tương tự như thấu kính nhựa sử dụng trong các đèn LED chiếu sáng, khác biệt ở chỗ thay vì tối ưu ánh sáng đi ra từ bóng LED thành các chùm gần song song, thấu kính tối ưu ánh sáng đi vào và chuyển thành các chùm gần song song để được dẫn bằng sợi quang.
Sáng chế cũng đề cập đến phương pháp kết nối đơn giản giữa sợi quang và loại thấu kính có một khe cắm.
Cuối cùng, sáng chế đề cập đến việc sử dụng các tổ hợp khác nhau của nhiều thấu kính kết nối sợi quang nhằm chế tạo các thiết bị hội tụ ánh sáng mặt trời từ các phương khác nhau để tạo thành chùm sáng tương đối song song ở đầu ra các sợi quang, cho các mục đích truyền dẫn và chiếu sáng tự nhiên.
Thiết bị được đăng ký bảo hộ sáng chế nói trên có thể được lắp đặt trên mái nhà, và nhờ cơ chế hội tụ ánh sáng mặt trời, nó sẽ giúp chiếu sáng ngôi nhà mà không cần sử dụng điện. Đồng thời, với cơ chế truyền dẫn, ánh sáng hội tụ sẽ được đưa đến tất cả các tầng nhà thông qua các thiết bị trong cùng hệ thống.
Giải pháp chiếu sáng “may đo” cho nhà ống
Nguyên mẫu ban đầu của nhóm nghiên cứu là một thiết bị hội tụ ánh sáng mặt trời sử dụng cơ hệ, với điểm mạnh là lấy được toàn bộ dải năng lượng mặt trời (cả khả kiến và hồng ngoại) nhưng lại đòi hỏi nhiều về bảo trì, bảo dưỡng và sẽ tương đối phức tạp trong sử dụng.
Thiết bị này hoạt động trên cơ chế truyền qua, nên sẽ phải hy sinh phần hồng ngoại của dải ánh sáng mặt trời, chỉ giữ được phần khả kiến. Bù lại, thiết bị không dùng bất kỳ cơ hệ chuyển động nào, dễ dùng hơn rất nhiều và không đòi hỏi nhiều về bảo trì, bảo dưỡng.
Nhóm nghiên cứu nhìn nhận, để được dùng rộng rãi, sản phẩm hội tụ, truyền dẫn và chiếu sáng tự nhiên sẽ gặp phải các khó khăn như: chỉ có thể dùng được vào ban ngày, và cần phải tuân theo các tiêu chuẩn thiết kế và xây dựng. Khó khăn thứ nhất có thể giải quyết bằng cách tích hợp bộ phận tán xạ với đèn điện, trong khi khó khăn thứ hai đòi hỏi nhiều thời gian thử nghiệm và kết hợp.
Ngoài những khó khăn nêu trên thì nhóm nhận định tiềm năng ứng dụng của sáng chế tại Việt Nam là rất lớn. Về cơ bản, các dạng nhà hình ống thông dụng tại Việt Nam được chiếu sáng tự nhiên rất kém, do đó một giải pháp tiết kiệm trong việc chiếu sáng có thể được ứng dụng tới từng nhà. “Việc phát triển các giải pháp cụ thể, mang tính 'may đo' cho nhu cầu ở Việt Nam sẽ là lợi thế lớn so với các giải pháp mang tính 'tay to' của các công ty nước ngoài,” TS. Thuật lạc quan.
Trước đó, nghiên cứu này đã đăng ký bảo hộ sáng chế tại Việt Nam với tên “Thấu kính hội tụ kết nối với sợi quang và thiết bị thu nhận ánh sáng mặt trời sử dụng thấu kính này”, số đơn 1-2016-04140 công bố ngày 25/01/2017.
Thấu kính nhỏ có khe để kết nối sợi quang. Ảnh do nhóm nghiên cứu cung cấp
Thiết bị nhận sáng được tạo thành nhờ sắp xếp rất nhiều các thấu kính nhỏ kết nối sợi quang. Ảnh do nhóm nghiên cứu cung cấp