Đèn LED năng lượng mặt trời là gì ? Quá trình phát triển và hiệu quả ứng dụng trong cuộc sống ?

Đèn LED năng lượng mặt trời là gì ?

Đây là loại đèn LED dùng năng lượng mặt trời để chiếu sáng, cấu tạo chung của loại đèn LED này bao gồm : tấm Panel năng lượng mặt trời, pin dữ trữ nguồn điện và bóng đèn LED.

Lịch sử hình thành đèn LED năng lượng mặt trời

Trong lịch sử hình thành và phát triển đèn LED năng lượng mặt trời, tấm pin mặt trời là một bước lặp có sự đóng góp của nhiều nhà khoa học khác nhau. Và đã được hình thành và phát triển như sau:

Năm 1873, Willoughby Smith đã phát hiện ra rằng selen có tiềm năng quang dẫn, dẫn đến khám phá năm 1876 của William Grylls Adams và Richard Evans Day rằng selenium tạo ra điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Vài năm sau, vào năm 1883, Charles Fritts thực sự đã sản xuất tấm pin mặt trời đầu tiên được làm từ tấm selenium – lý do một số nhà sử học tin rằng Fritts với phát minh thực tế về tấm pin mặt trời.Hiểu quả mà tấm pin đầu tiên chỉ đạt được 1% hiệu suất chuyển đổi tế bào quang điện thành điện năng tuy nhiên ông lại không chứng minh được.

Do đó, năng lượng quang điện vẫn là một sự tò mò trong nhiều năm, vì nó không hiệu quả khi biến ánh sáng mặt trời thành điện. Tiếp sau đó mãi cho đến khi Albert Einstein đề xuất một lời giải thích cho “hiệu ứng quang điện” vào đầu những năm 1900, sau đó ông đã giành được giải Nobel.

Vào năm 1908 khi William J. Bailey của Công ty thép Carnegie phát minh ra với một hộp cách nhiệt và thanh selen, đánh dấu một bước phát triển công nghệ năng lượng mặt trời gần đến với thiết kế hiện đại.

Tuy nhiên, tấm pin mặt trời như chúng ta biết ngày nay được làm bằng silicon chứ không phải selen. Do đó, một số người coi phát minh thực sự của các tấm pin mặt trời được gắn với Daryl Chapin, Calvin Fuller và Gerald Pearson về việc tạo ra tế bào quang điện silicon (PV) tại Bell Labs vào năm 1954. Đặt bước tiến vĩ đại cho ngành công nghiệp năng lượng xanh của chúng ta tới hiện tại.

Sản phẩm tấm pin năng lượng mặt trời bằng silicon giới thiệu vào năm 1954 tại phòng thí nghiệm Bell, là nền tảng của tấm pin mặt trời hiện đại trong việc chuyển đổi ánh sáng thành điện năng cũng như các kỹ thuật sản xuất hiện đại được kết hợp đã phát triển ra các loại đèn năng lượng mặt trời hoạt động cực kỳ hiệu quả và mang tính thẩm mỹ cao. Các loại tấm pin mặt trời được sử dụng cho đèn năng lượng mặt trời thường là silicon đơn tinh thể (Mono) hoặc silicon đa tinh thể (Poly), một số loại đèn nhỏ gọn (thường là đèn trang trí) sẽ sử dụng tấm pin mặt trời màng mỏng để tối ưu kích thước.
Trích dẫn Wikipedia

Cấu tạo chung của đèn LED năng lượng mặt trời

1. Bộ phận chiếu sáng LED

Đây là bộ phận cốt lõi của đèn LED năng lượng mặt trời. Với nhiệm vụ là tạo ra ánh sáng từ nguồn điện được chuyển đổi từ năng lượng mặt trời. Vì thế LED là sự lựa chọn hoàn hảo để kết hợp với pin với năng lượng mặt trời với những ưu điểm như:

Tiết kiệm tối ưu mức tiêu thụ năng lượng khi chiếu sáng.
Tỏa nhiệt thấp, thân thiện với môi trường và cây cối xung quanh.
Tuổi thọ cực kỳ dài.
Nguồn sáng phát ra ổn định, không gây hại cho mắt.
…

Vì vậy, chất lượng bộ phận chiếu sáng là một yếu tố quan trọng trong việc mua và sử dụng dòng đèn LED năng lượng mặt trời về lâu về dài. Đây là một yếu tố mà người tiêu dùng nên cân nhắc kĩ khi chọn mua sản phẩm để đảm bảo những giá trị về lâu về dài khi sử dụng.

2. Tấm pin năng lượng mặt trời

Phần lớn các tế bào quang điện (solar cells) đều được làm bằng silicon tinh thể, một loại vật liệu bán dẫn. Một tế bào quang điện sẽ gồm có 2 lớp silicon khác nhau. Lớp bên dưới có ít electron hơn và vì vậy nó sẽ mang điện tích dương (+), lớp trên nhiều electron hơn và mang điện tích âm (-), và từ đó một điện thế được tạo ra giữa 2 lớp này.

Tế bào quang điện là thành phần quan trọng nhất của tấm pin. Phần lớn các tế bào quang điện (solar cells) đều được làm bằng silicon tinh thể, một loại vật liệu bán dẫn. Vì vậy,một tế bào quang điện sẽ gồm có 2 lớp silicon khác nhau. Lớp bên dưới có ít electron hơn và vì vậy nó sẽ mang điện tích dương (+), lớp trên nhiều electron hơn và mang điện tích âm (-), và từ đó một điện thế được tạo ra giữa 2 lớp này. Và chúng được ghép nối tiếp lại với nhau, số tế bào quang điện phổ biến thường là 18 cells cho hệ 6V, 36 cells cho hệ 12V, 54 cells cho hệ 18V và 72 cells cho hệ 24V. Các tế bào này ghép nối tiếp với nhau nên nếu 1 tế bào không đạt chất lượng hoặc hỏng thì có thể hỏng cả tấm pin. Như vậy sự đồng đều về chất lượng các tế bào quang điện là rất quan trọng.

Một lưu ý nhỏ dành cho khách hàng khi mua đèn solar : Trong quy trình sản xuất tế bào quang điện, thông thường người ta chia chất lượng tế bào quang điện thành 24 loại khác nhau, loại A hiệu suất cao nhất và có chất lượng cao nhất lấy từ loại tế bào quang điện chất lượng từ 1 đến 8, loại B từ 9 đến 16 và loại C từ 17 đến 24. Nếu chất lượng kém hơn chuẩn của loại 24 thì sẽ loại ra và gọi là cell thải (cell loại). Vậy khi mua pin mặt trời thì Cell loại A là tốt nhất.

Người Việt nói chung thích ăn to, nói to và nhà cũng to nên lựa tấm pin cho đèn cũng phải to! Nên các thương buôn cũng dựa vào đó để cố gắng tìm mua những tấm pin thật to để thu hút khách hàng. Đó thật sự là một sai lầm lớn! Như ELink viết ở trên, Cells loại A có hiệu suất cao nhất đồng nghĩa với chất lượng cao nhất, khi ghép các cells loại này để thành tấm pin thì chúng ta có một tấm pin hiệu suất cao nhất. Với cùng diện tích 1m2 tấm pin dùng cell loại A hiệu suất 17-18% có thể cho ra hơn 160-170W điện, trong khi cũng diện tích này nếu dùng Cell thải hiệu suất 10-12% thì chỉ cho ra 100-110W điện mà thôi. Và Cells thải thì sẽ rất mau hỏng! Ở Âu Mỹ họ có 1 tiêu chuẩn bắt buộc, là tấm pin 1m2 thì tối thiểu phải đạt bao nhiêu watt, ví dụ trên 150W chẳng hạn. Còn ở Việt Nam cách các thương buôn tư vấn cho khách hàng là Pin nhỏ là pin không đủ hiệu suất, “pin tôi to hơn”.
Thực trạng khi người tiêu dùng mua sản phẩm đèn LED năng lượng mặt trời

3. Pin (Lưu trữ điện năng)

Pin cho đèn LED năng lượng mặt trời có thể sạc lại là yếu tố cốt lõi để sử dụng lâu dài và bền bỉ sản phẩm, vì chúng có thể cung cấp năng lượng cho hoạt động của đèn trong thời gian dài. Do trên thị trường đang bán rất nhiều loại pin với nhiều chủng loại, xuất xứ, và chúng có dung lượng khác nhau, nên người tiêu dùng có thể gặp rắc rối khi mua nhầm loại pin sẽ ảnh hưởng đến chất lượng ánh sáng và tuổi thọ của đèn.

Có ba loại pin chính thường được sử dụng trong đèn năng lượng mặt trời là: Pin NICD, pin NIMH, pin LITHIUM-ION. Được đánh giá và phân loại như sau :

Trước khi đi vào chi tiết từng loại pin bạn nên biết những thông số kĩ thuật của pin:

Loại pin (Li-ion, Ni-Cd hoặc Ni-MH)
Kích thước (AAA hoặc AA)
Dung lượng (mAh)
Điện áp (V)
Dòng điện (I)

Pin NICD

NiCd (Nickel-Cadmium) hay niken-cadmium pin là sự kết hợp của cadmium và niken, kiềm và chất phân tách. Pin có nhiều dung lượng và kích cỡ khác nhau, từ AAA đến D. Ban đầu, pin NiCd được làm ra với mục đích thay thế pin kiềm không thể sạc lại như cũ, vì vậy chúng có thể hoạt động tốt trong các thiết bị di động sử dụng pin.Điện áp của pin NiCd đo được là 1,2V.

Không giống như pin axit-chì, pin NiCd có thể giữ điện áp ổn định ở 1,2V trong quá trình giải phóng điện, ngay cả khi chúng gần cạn kiệt. Ngoài ra, pin NiCd nổi tiếng với nội trở thấp, có nghĩa là chúng có thể xả và sạc điện trong khoảng thời gian rất ngắn, chỉ khoảng 1-2 giờ. Đồng thời, chúng chỉ cần phải thay thế sau khoảng 400-500 lần sạc. Do chi phí sản xuất thấp, chúng thường được sử dụng trong chiếu sáng di động cấp thấp, một số loại chiếu sáng khác.

Khi không được sử dụng, pin NiCd có xu hướng tự xả khoảng 10% năng lượng mỗi tháng trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Nếu nhiệt độ của môi trường xung quanh tăng lên, tốc độ phóng điện đó có thể tăng lên gấp đôi. Do đó, người dùng nên xả hết pin trước khi cất vào nơi thoáng mát.

Pin NIMH

NiMH (Nickel-Metal Hydride) hay còn được gọi là niken-kim loại hyđrua, là pin thuộc loại có thể sạc lại. Nó có nhiều điểm chung với pin NiCd về yếu tố hình thức và các thành phần. Nhưng thay vì sử dụng cadmium độc hại, NiMH lại chứa hợp kim hấp thụ hydro(các liên kết) đóng vai trò như một điện cực âm hoặc cực dương. Với cấu tạo này, pin NiMH tự hào về tính thân thiện với môt trường và khả năng tái chế.

Hơn thế nữa, chúng có mật độ năng lượng cao gấp đôi so với pin NiCd. Điều đó có nghĩa là chúng có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong kích thước pin nhỏ hơn và nhẹ hơn. Ở đèn pha năng lượng mặt trời, công suất lớn hơn tương đương với thời gian hoạt động lâu hơn với một lần sạc. Cụ thể là, pin NiMH có thể duy trì ổn định ở mức điện áp 1,2V trong gần 70-80% tổng thời gian xả của nó.

Tuổi thọ của loại pin này thay đổi theo dung lượng của chúng, nhưng nói chung nó dao động từ 500 chu kỳ đối với pin dung lượng cao và đến gần 3000 chu kỳ sạc với loại có dung lượng thấp. Chúng có thể được sạc nhanh chóng trong vòng một giờ. Pin NiMH cho phép các tấm pin mặt trời nạp lại năng lượng với tốc độ như nhau trong nhiều thời điểm khác nhau mà không gây hại đến dung lượng pin. Do thời lượng phóng điện dài, pin NiMH được sử dụng rộng rãi trong tất cả các loại đèn pha năng lượng mặt trời, từ giá rẻ đến cao cấp. Nhưng chúng chủ yếu được tìm thấy trong các loại đèn chiếu sáng tầm thấp và tầm trung, ví dụ như đèn pha sân trước, đèn sân vườn, đèn an ninh, đèn trang trí, đèn chiếu sáng trong nhà, v.v.

Tuy nhiên, nó lại có nhược điểm tự phóng điện cao gáp 3 lần so với pin NiCd. Nếu pin được sạc đầy và để trên kệ trong một tháng, pin sẽ mất đi một phần ba năng lượng, có thể thay dổi cùng với nhiệt độ( nhiệt độ tăng thì năng lượng mất đi tăng).

Pin LITHIUM-ION

Được biết đến với cái tên Li-ion, pin Lithium-ion mới gia nhập thị trường pin sạc năng lượng mặt trời được một thời gian ngắn. Tốc độ sạc nhanh và khả năng tiết kiệm trọng lượng khiến chúng phù hợp để sử dụng cho các thiết bị di động, nhưng không quá nhiều trong các ứng dụng ánh sáng mặt trời, đặc biệt là đèn năng lượng mặt trời tầm trung.

Giống như NiMH, pin lithium-ion thân thiện với môi trường, không sử dụng các vật liệu độc hại như cadmium và thủy ngân. Chúng có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau với điện áp dao động trong khoảng 3.2V đến 3.8V. Chúng có thể nhỏ như những ô hình đồng xu và lớn như những bộ pin được tìm thấy trong xe điện. Nhìn chung, chúng nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn nhiều so với các loại pin sạc khác trong khi vẫn cung cấp một dung lượng tương đương.

Tốc độ sạc và tự xả của chúng rất khác nhau giữa các loại pin lithium-ion khác nhau. Nhưng nói chung, mất khoảng một giờ để sạc đầy và tỷ lệ tự xả tối đa là 8% mỗi tháng. Khi nói đến tuổi thọ trung bình, pin lithium-ion có thể được sử dụng trong 500-2000 lần sạc. Đặc biệt, loại phụ Li-phosphate là loại pin được sử dụng nhiều nhất để chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời đồng nghĩa là vòng đời của nó đạt trên 2000 chu kỳ và nó có thể chịu được thử nghiệm ở cả nhiệt độ thấp và cao.

Đây là một loại Pin hiện nay rất được nhiều khách hàng ưu thích tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn so với 2 dòng pin trên với những ưu điểm mà Pin Lithium-ion mang lại.

4. Bộ phận tích hợp

Ngoài 3 bộ phận chính ở trên, đèn solar sẽ dựa nhu cầu và mục đích sử dụng mà được bổ sung nhiều tính năng đi kèm vào thiết bị chiếu sáng LED như:

Cảm biến chuyển động giúp tối ưu hiệu quả chiếu sáng cũng như thời gian chiếu sáng.
Bảng mạch điều khiển từ xa giúp linh động khi tắt/mở đèn.
Các tiêu chuẩn bảo vệ đèn khỏi các yếu tố tự nhiên như : chống nước, chống sét.

Lợi ích mà đèn LED năng lượng mặt trời mang lại

Giảm chi phí lắp đặt và bảo trì lâu dài

Nếu so sánh với lắp đặt mạng điện truyền thống thì chi phí lắp đặt và bảo trì nguồn điện năng lượng mặt trời lại tiết kiệm hơn rất nhiều. Mặt khác việc lắp đặt cũng không ảnh hưởng nhiều tới hoàn cảnh, cảnh quan khu vực lắp đặt. Sẽ không còn cảnh phải dỡ trần, đục xuyên tường, dây điện chằng chịt,…cũng như khó khăn mỗi lần gặp sự cố cần tu sửa hoặc bảo trì.

Tiết kiệm chi phí dùng điện mỗi năm

Sử dụng đèn năng lượng mặt trời có thể thấy tiền điện mỗi tháng và mỗi năm của ta giảm đi đáng kể so với việc sử dụng điện truyền thống. Nhất là những công trình lớn, có nhu cầu chiếu sáng nhiều và cả ngày, nếu dùng điện truyền thống thì mỗi tháng tiền điện sẽ bị lũy tiến lên rất nhiều khiến ta chóng mặt. Đây là giải pháp tối ưu tiết kiệm điện năng, lắp đặt đơn giản, dễ dàng sử dụng với chi phí vận hành cực thấp vì năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng miễn phí và sẵn có.

Tăng giá trị ngôi nhà

Theo số liệu đáng tin cậy cho thấy, khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời cho nhà ở khiến tốc độ bán được tăng nhanh chóng. So với nhà ở chưa lắp đặt là 20%. Giá trị tăng thêm trung bình 17%. Nhà riêng, căn hộ, biệt thự, bất động sản nghỉ dưỡng sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời thông minh có lực hấp dẫn mạnh mẽ hơn rất nhiều so với nhà truyền thống. Nếu cải tạo, mua đi, bán lại cũng được giá cao hơn.

Bắt kịp xu hướng, thịnh hành của xã hội

Trong 10 năm trở lại đây, mọi người bắt đầu sử dụng đèn năng lượng mặt trời nói riêng và các sản phẩm dùng nguồn năng lượng mặt trời nói chung ngày càng nhiều. Nó đã trở thành một xu hướng thịnh hành và tiến bộ. Không có lý do gì để ta không sử dụng hệ thống đèn năng lượng mặt trời. Đầu tư một lần, tiết kiệm mãi mãi.

Giảm thiểu khí thải phát sinh vào môi trường

Khác với điện truyền thống dùng nguồn năng lượng chuyển hóa từ nhiệt năng và thủy năng phát thải ra các loại khí thải gây ô nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên. Thì năng lượng mặt trời là giải pháp tối ưu với nguồn năng lượng sạch, an toàn và sẵn có. Nhờ việc thay thế sử dụng năng lượng sạch và thân thiện này giúp làm chậm quá trình biến đổi khí hậu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tránh được tài nguyên cạn kiệt.

Những lưu ý khi sử dụng và lắp đặt đèn LED năng lượng mặt trời

Ngoài những ưu điểm và lợi ích trên thì người tiêu dùng cần lưu ý những điểm sau:

Trong quá trình thi công đòi hỏi lắp đặt tại vị trí hấp thụ ánh sáng tốt.
Giá thành đầu tư mua sử dụng cao. Tuy nhiên về lâu dài lại tiết kiệm hơn.
Nếu mùa mưa rất dài ngày đèn sẽ hết năng lượng dự trữ. Phải chờ ngày ráo có nắng trở lại.
Cần vệ sinh thường xuyên cho tấm pin để tránh bị bụi bẩn làm giảm hiệu quả.

Và những lưu ý khi lắp đặt đèn LED năng lượng mặt trời:

Tránh lắp đặt dưới tán cây, mái nhà, mái hiên, đường dây điện hoặc dưới bất kỳ vật cản nào có thể che lấp tấm pin năng lượng mặt trời, ảnh hưởng hiệu quả sạc. Như bạn đã biết, đèn năng lượng mặt trời rất cần ánh nắng để sạc pin, do đó việc chọn vị trí lắp đặt thông thoáng, đón nắng tốt là việc tối quan trọng. ELink gặp rất nhiều trường hợp khách hàng phản ánh về hiệu quả hoặc thời gian chiếu sáng của đèn, nhưng khi kiểm tra vị trí lắp đặt và nhờ khách hàng chuyển đèn đến nơi có vị trí tốt hơn thì lỗi này đã được khắc phục ngay lập tức.
Tránh lắp đặt ở nơi mà xung quanh có nhiều nhà cao tầng hơn, vì khi hướng nắng thay đổi, nhà cao tầng có thể che lấp hoàn toàn ánh nắng chiếu vào đèn năng lượng, khiến đèn chỉ có thể sạc được vào buổi sáng hoặc chiều trong ngày, dẫn đến tình trạng pin không được sạc đầy.
Tránh lắp đặt đèn năng lượng ở dưới những nguồn sáng khác. Một số loại đèn năng lượng hoạt động theo nguyên tắc tự tắt vào ban ngày để sạc và tự sáng vào ban đêm, nên nếu bạn đặt đèn năng lượng dưới một nguồn sáng khác, nó có thể “hiểu lầm” hiện đang là ban ngày, do đó sẽ không sáng lên.
Ở Việt Nam, vị trí lắp đặt thích hợp nhất là góc nghiêng 10° hướng chính nam.
Nếu lắp đặt ở nơi có nhiều bụi, hãy nhớ lau chùi bề mặt tấm pin năng lượng định kỳ, có thể là 2-3 tháng/lần tùy vào tình hình cụ thể ở khu vực đó.

Đèn LED năng lượng mặt trời liền thể và truyền thống

Những tiến bộ công nghệ trong các tấm quang điện và bóng đèn LED đã làm cho đèn năng lượng mặt trời ngày càng phổ biến hơn. Vì vậy sự đa dạng hóa mẫu mã và tính năng đã được chia làm 2 chủng loại cơ bản sau:

Đèn đường năng lượng mặt trời truyền thống có bộ phận chiếu sáng và tấm pin tách rời nhau
Đèn đường năng lượng mặt trời liền thể thế có bộ phận chiếu sáng và tấm pin tách được tích hợp ngay trên đèn.

Tính năng	Liền thể	Truyền thống
Tính linh hoạt của tấm pin năng lượng mặt trời	Không thể linh hoạt trong việc điều chỉnh hướng của tấm pin năng lượng.	Có thể được điều chỉnh theo góc tốt nhất, nơi nó có thể hấp thụ ánh nắng mặt trời tối đa.
Kích thước tấm pin năng lượng mặt trời	Nhỏ hơn	To hơn
Lắp đặt	Dễ	Phức tạp

Bảng so sánh đèn LED năng lượng mặt trời liền thể và truyền thống

Nên chọn và mua đèn LED năng lượng mặt trời tốt ở đâu?

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đèn năng lượng mặt trời với nhiều hãng, mẫu mã, chức năng, công suất khác nhau. Tuy nhiên khách hàng nên dựa trên tiêu chí sau khi mua sản phẩm đèn LED năng lượng mặt trời.

Đảm bảo hàng chính hãng
ELink cung cấp các loại đèn năng lượng mặt trời chính hãng, uy tín. Các sản phẩm có giấy tờ đầy đủ, chất lượng được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi đưa ra thị trường.
Chính sách bảo hành rõ ràng
Căn cứ vào mỗi loại đèn năng lượng mặt trời, hệ thống đèn năng lượng mặt trời sẽ có chính sách bảo hành riêng, rõ ràng và chi tiết. Quý khách vui lòng liên hệ để có thông tin chi tiết nhất.

Và ở ELink khách hàng sẽ được bảo hành 1 đổi 1 trong 2 năm.

Thương hiệu uy tín
ELink có hơn 16 năm kinh nghiệm và là thương hiệu uy hàng đầu trong lĩnh vực chiếu sáng LED tại thị trường Việt Nam.
Nhiều mẫu mã, chủng loại đa dạng
Khách hàng hoàn toàn có thể lựa chọn được loại đèn có mẫu mã và chức năng mà mình ưng ý tại hệ thống ELink Shop. Giúp khách hàng tiết kiệm thời gian tìm kiếm cũng như có được sự tư vấn nhiệt tình từ đội ngũ nhân viên ELink.