Đối với các nhà thiên văn học, một thành phố được chiếu sáng quá đầy đủ (đến mức dư thừa) cũng đồng nghĩa với một bầu trời không phù hợp cho nghiên cứu. Thậm chí tồi tệ hơn, sự ô nhiễm ánh sáng còn được cho rằng gây ảnh hưởng đến quá trình di trú của chim, ấp trứng của rùa và tập quán kết đôi, nuôi con của động vật hoang dã. Các nhà nghiên cứu tại Đại Học National Central của Đài Loan, và Học Viện Unidad Academica de Fisiaca, Universidad Autonoma de Zacatecas của Mexico, đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này với một loại đèn đường LED mới, được thiết kế chỉ chiếu sáng ở những nơi cần thiết thay vì loang ra xung quanh. Đây sẽ là phương án vừa giảm thiểu hiện tượng ô nhiễm ánh sáng, vừa cung cấp ánh sáng có chất lượng tốt hơn.
Về mặt định nghĩa, ta có thể hiểu đơn giản sự ô nhiễm ánh sáng là hiện tượng phát sinh từ việc lạm dụng bóng đèn nhân tạo, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái, không tốt cho sức khỏe của con người hay động vật. Trong đó, bóng đèn đường có thể nói là một trong những nguyên nhân dễ thấy nhất của hiện tượng ô nhiễm anh sáng.
Đèn đường hiện nay thường sử dụng bóng thủy ngân hoặc natri cao áp (high-pressure sodium) và làm loang ánh sáng ra cả những hướng không cần thiết, hậu quả là gây lóa mắt, mẫu ánh sáng không đồng nhất, phản quang lên phía trên và rất phí năng lượng. Trong một vài trường hợp, gần như một nửa lượng ánh sáng bị tổn thất do tràn ra theo chiều dọc và chiều ngang, và thiết kế của đèn đường thông thường hay gặp vấn đề khi áp dụng với các phương án bố trí đèn đường khác nhau, cho dù có đặt ở giữa đường, đầu đường hay theo hình zigzag.
(a) Đèn đường hiện nay, gây lóa mắt, ô nhiễm ánh sáng, tốn năng lượng cho những vùng không cần thiết trong khi vùng cần thì ánh sáng lại không đều.
(b) Hình vẽ mô tả ánh đèn đường theo cách truyền thống
(c) Hình vẽ mô tả ánh đèn đường tối ưu
Nhóm nghiên cứu đề xuất về một thiết kế đèn đường LED mới, dựa trên một thiết bị cố định ánh sáng gồm ba phần (three-part lighting fixture), với phần đầu bao gồm một chuỗi đèn LED công suất cao (Hình dưới). Chúng sử dụng những ống kính phản xạ toàn phần nội tại ( Total Internal Reflection – gọi tắt là TIR), cho phép hội tụ ánh sáng thành các tia song song. Các đèn LED này được lắp vào trong một khoang phản xạ, đề giữ cho ánh sáng không bị phân tán và khi ra khỏi thiết bị, ánh sáng sẽ đi qua một thiết bị khuyếch tán đề giảm lóa. Theo nhóm nghiên cứu, thiết kế này cho phép bóng đèn chiếu ánh sáng đồng nhất (hình chữ nhật) trên một khoảng xác định từ trước.
Bóng đèn đường này đã được nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng để xác định độ lan tỏa ở khoảng cách 10 meters (33ft) từ nguồn sáng. Vấn đề này được đo đạc bởi một hệ số khai thác quang học (optical utilization factor– gọi tắt là OUF), mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng ánh sáng tại đối tượng đo và lưu lượng ánh sáng đi ra trực tiếp từ đèn LED. Hệ số OUF càng cao thì hiệu suất càng tốt.
Quá trình mô phỏng cho thấy, hệ số OUF nằm ở khoảng 51-81%, so sánh với hiệu suất “tuyệt vời” của đèn đường thông thường chỉ đạt 45%. Thiết kế đèn đường mới này chỉ tổn thất 2% lượng ánh sáng (gây ô nhiễm trực tiếp) và giảm năng lượng tiêu thụ từ 40-60%. Nhóm nghiên cứu cũng tuyên bố rằng, loại đèn mới này cũng tương đối dễ chế tạo bởi nó chỉ gồm có 4 phần, trong đó phần đèn LED thì đã là một tiêu chuẩn của ngành công nghiệp rồi.
Nhóm nghiên cứu cũng dự định chế tạo một nguyên mẫu có thể hoạt động của loại đèn này trong 3 đến 6 tháng , cùng với việc lắp đặt thử nghiệm thực tế sớm nhất có thể trong năm tới.
—————————————————————————————————————–
Người dịch: Trungmaster, theo Gizmag
Link luận văn : http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-21-9-10612
——————————————————————————————————————
