Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc

Tải tài liệu tại sividoc.com
Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Hoàng Thị Thu Linh
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ TÁC
ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG CỦA ĐÈN LED TRONG
CANH TÁC HOA CÚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG
Hà Nội – 2020

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Hoàng Thị Thu Linh
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀ TÁC ĐỘNG
ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA ĐÈN LED TRONG CANH
TÁC HOA CÚC
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 8520320
LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Hoài Châu
Hà Nội – 2020
1

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chƣa từng đƣợc công bố trong
bất kỳ công trình nào.
Học viên
i

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ
chân thành và quý báu của Ban Lãnh đạo, anh chị và bạn bè đồng nghiệp tại
Trung tâm Phát triển công nghệ cao đã ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Luận văn hoàn thành theo chương trình đào tạo cao học khóa K2018A
tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ
Việt Nam. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi đã
nhận được sự quan tâm của Ban lãnh đạo, Phòng Đào tạo – Học viện Khoa
học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nhân dịp
này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn khoa học là
PGS.TS. Nguyễn Hoài Châu đã giúp đỡ, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình
thực hiện luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể thực hiện dự án “Phát triển và thúc
đẩy công nghệ LED cho chiếu sáng chung ở Việt Nam” được tài trợ bởi Quỹ
Môi trường toàn cầu (GEF), Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP)
và đồng tài trợ bởi các cơ quan/đơn vị liên quan của Việt Nam; đề tài thuộc
Chương trình Tây Nguyên 2016-2020 “Nghiên cứu phát triển và triển khai
ứng dụng các mô hình chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ bằng đèn LED
chuyên dụng nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất hoa Cúc thương mại tại khu
vực Tây Nguyên”, mã số TN18/C08 và đề tài “Nghiên cứu phát triển công
nghệ chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên”, mã số TN3/C09 đã
nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều nỗ lực nhưng chắc chắn không tránh khỏi những
thiết sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô, các
nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Học viên
ii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
AP
ARD
B
CFL
EDP
EP
FAET
FL
GEF
GWP
HTTP
HWL
LCA
LCI
LCIA
LED
LED NN
LU
MAETP
NHWL
ODP
POCP
R
RWL
TAETP
UNDP
Tiềm năng axit hóa
Suy giảm tài nguyên phi sinh học
Xanh lam (Blue)
Đèn huỳnh quang compact
Tiềm năng thiệt hại hệ sinh thái
Tiềm năng phú dƣỡng
Tiềm năng độc tính sinh thái nƣớc ngọt
Huỳnh quang
Quỹ môi trƣờng toàn cầu
Tiềm năng nóng lên toàn cầu
Tiềm năng độc tính đối với con ngƣời
Chôn lấp chất thải nguy hại
Đánh giá vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment)
Kiểm kê vòng đời sản phẩm (Life Cycle Inventory)
Phân tích tác động của vòng đời sản phẩm (life-cycle
impact assessment)
Đèn LED (Light Emiting Diode)
LED nông nghiệp
Sử dụng đất đai
Tiềm năng độc tính sinh thái dƣới nƣớc biển
Chôn lấp chất thải không nguy hại
Tiềm năng suy giảm ôzôn
Tiềm năng tạo Ozone quang hóa
Đỏ (Red)
Chôn lấp chất thải phóng xạ
Tiềm năng độc tính sinh thái trên cạn
Chƣơng trình Phát triển Liên hợp quốc
UNEP Chƣơng trình Môi trƣờng Liên hợp quốc
UV Tử ngoại
W (LED) Trắng (LED) (White)
iii

Danh mục các bảng
Bảng 1.1. Tóm tắt các màu của LED và các vật liệu thông dụng.....................6
Bảng 1.2. Các dải phổ của ánh sáng mặt trời tác động đến đời sống của cây 14
Bảng 1.3. LCA các chỉ số môi trƣờng đƣợc chọn .........................................22
Bảng 2.1. Các thông số chính của đèn huỳnh quang FL T8 Daylight F26-36W và
đèn LED T8 B1R5W1 sử dụng trong giai đoạn nhân giống cây in vitro .. 30
Bảng 2.2. Các thông số chính của đèn CFL 3U4T H8-20W và đèn LED 3U
B1R5W1- 9W sử dụng trong giai đoạn trồng cây giống trong vƣờn ƣơm....31
Bảng 2.3. Thông số chính của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn LED 3U
R660-7W sử dụng trong giai đoạn sản xuất cây hoa Cúc...............................32
Bảng 2.4. Tóm tắt các giai đoạn của vòng đời đƣợc tính toán trong nghiên cứu
39
Bảng 3.1. Dữ liệu nguyên nhiên liệu đầu vào của đèn LED...........................41
Bảng 3.2. Các loại và lƣợng chất thải phát sinh trong quá trình khai thác
nguyên liệu thô, sản xuất và sử dụng gây tác động đến môi trƣờng của đèn
huỳnh quang FL T8 Daylight-36W.................................................................45
CFL 3U4T-20W..............................................................................................45
CFL chống ẩm 3U-25W..................................................................................46
LED T8 B1R5W1-18W ..................................................................................46
LED 3U B1R5W1-9W....................................................................................47
LED 3U R660-7W ..........................................................................................47
Bảng 3.8. Các thông số đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W và đèn LED
T8 B1R5W1-18W đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này và số lƣợng đèn cần
cho nhân giống cây hoa Cúc in vitro...............................................................49
iv

Bảng 3.9. Các thông số đèn CFL 3U4T-20W, đèn LED 3U B1R5W1-9W
đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này và số lƣợng đèn để chiếu sáng 1000m2
diện tích canh tác hoa Cúc...............................................................................52
Bảng 3.10. Các thông số đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn LED 3U R660-
7W đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này và số lƣợng đèn cần để chiếu sáng
1000 m2 diện tích canh tác hoa Cúc* .............................................................54
Bảng 3.11. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED T8 B1R5W1-
18W so với đèn Huỳnh quang FL T8-36W Daylight trong giai đoạn nhân
giống in vitro ...................................................................................................57
Bảng 3.12. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED 3U B1R5W1-
9W so với đèn CFL 3U4T-20W trong giai đoạn trồng cây giống trong vƣờn
ƣơm.................................................................................................................63
Bảng 3.13. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED 3U R660-7W
so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W trong giai đoạn điều khiển ra hoa cây hoa
Cúc...................................................................................................................69
Bảng PL.1. Các tác động của đèn CF-15W và đèn LED-12,5W liên quan đến
môi trƣờng không khí [21] .............................................................................80
Bảng PL.2. Các tác động của đèn CFL-15W và đèn LED-12,5W liên quan
đến môi trƣờng nƣớc [21] ..............................................................................80
Bảng PL.3. Các tác động của đèn CFL-15W và đèn LED-12,5W liên quan
đến môi trƣờng đất.[21]..................................................................................81
Bảng PL.4. Các tác động của đèn CFL15W và đèn LED12,5W liên quan đến
môi trƣờng tài nguyên [21].............................................................................81
v

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1. Các bộ phận cơ bản của một bộ đèn chiếu sáng LED.......................4
Hình 1.2. Bộ đèn chiếu sáng LED.....................................................................4
Hình 1.3. Giản đồ mô tả nguyên lý hoạt động của điốt bán dẫn.......................5
Hình 1.4. Hình ảnh nguyên lý phát xạ ánh sáng của LED trắng trộn 3 màu
RGB...................................................................................................................7
Hình 1.5. Cấu trúc của LED trắng phốt pho [2]................................................8
Hình 1.6. Phổ phát quang của LED trắng phốt pho và phổ cảm nhận của mắt
ngƣời (đƣờng đứt đoạn) [2]..............................................................................8
Hình 1.7. Driver cài đặt bên trong bóng đèn LED............................................9
Hình 1.8. Driver cài đặt bên ngoài đèn LED ..................................................10
Hình 1.9. Các thấu kính và bộ phản xạ cho đèn LED.....................................10
Hình 1.10. Một số cấu hình bộ tản nhiệt cho các loại đèn LED .....................11
Hình 1.11. Công nghệ làm lạnh đèn LED bằng heat pipe cho đèn pha, đèn
đƣờng và bộ đèn treo trần Cu-Beam™...........................................................11
Hình 1.12. Các bƣớc chủ yếu trong công nghệ sản xuất LED [2] .................12
Hình 1.13. Quy trình tổng thể để sản xuất đèn, bộ đèn chiếu sáng LED........13
Hình 1.14. Phổ hấp thụ và phổ bảng LED ứng dụng trong cây trồng do nhóm
tác giả Wei Fang (National Taiwan University) đề xuất [3]...........................14
Hình 1.15. Hai ví dụ điển hình ứng dụng hệ thống chiếu sáng dùng nguồn
sáng LED.........................................................................................................17
Hình 1.16. Sơ đồ thể hiện các giai đoạn thực hiện LCA (Nguồn: TCVN
ISO14040:2009)..............................................................................................21
Hình 2.1. Hình ảnh các loại đèn sử dụng trong thí nghiệm nhân giống cây in
vitro .................................................................................................................30
Hình 2.2. Hình ảnh và phổ ánh sáng của đèn đƣợc sử dụng trong giai đoạn
trồng cây giống trong vƣờn ƣơm ...................................................................31
Hình 2.3. Hình ảnh và phổ ánh sáng của đèn đƣợc sử dụng trong giai đoạn sản
xuất hoa Cúc....................................................................................................32
Hình 2.4. Hình ảnh giàn đèn LED NN 6 tầng.................................................33
Hình 2.5. Hình ảnh thiết bị đo ánh sáng lƣợng tử LICO-LI-250ª ..................34
vi

Hình 2.6. Hình ảnh nhà lƣới thực hiện thí nghiệm chiếu sáng điều khiển
quang chu kỳ bằng các loại đèn LED..............................................................34
Hình 2.7. Cây hoa Cúc Pha Lê........................................................................35
Hình 2.8. Phạm vi, bốn giai đoạn, đầu vào và đầu ra (các tác động đến môi
trƣờng) của đánh giá vòng đời sản phẩm .......................................................38
Hình 3.1. Cụm chồi Cúc đƣợc nuôi cấy in vitro dƣới các điều kiện ánh sáng
khác nhau.........................................................................................................48
Hình 3.2. Trồng cây giống trong vƣờn ƣơm dƣới ánh sáng đèn LED 3U
B1R5W1-9W...................................................................................................51
Hình 3.3. Hình ảnh chiếu sáng điều khiển ra hoa cây hoa Cúc ......................53
Hình 3.4. Ảnh chụp luống hoa Cúc sau 56 ngày tuổi. ....................................53
Hình 3.5. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED T8 B1R5W1-
18W so với đèn Huỳnh quang FL T8-36W Daylight trong giai đoạn nhân
giống cây hoa Cúc in vitro ..............................................................................58
Hình 3.6. So sánh 5 chỉ số tác động đến môi trƣờng không khí trong giai đoạn
nhân giống cây hoa Cúc in vitro của đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W
và đèn LED T8 B1R5W1-18W.......................................................................59
Hình 3.7. So sánh 3 chỉ số tác động đến môi trƣờng nƣớc trong giai đoạn nhân
giống cây hoa Cúc in vitro của đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W và đèn
LED T8 B1R5W1-18W ..................................................................................60
Hình 3.8. So sánh 3 chỉ số tác động đến môi trƣờng đất trong giai đoạn nhân
giống cây hoa Cúc in vitro của đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W và đèn
LED T8 B1R5W1-18W ..................................................................................60
Hình 3.9. So sánh 4 chỉ số động đến môi trƣờng tài nguyên trong giai đoạn
nhân giống cây hoa Cúc in vitro của đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight-36W
và đèn LED T8 B1R5W1-18W.......................................................................61
Hình 3.10. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED 3U B1R5W1-
9W so với đèn CFL 3U4T-20W trong giai đoạn trồng cây giống trong vƣờn
ƣơm.................................................................................................................64
Hình 3.11. So sánh 5 chỉ số tác động đến môi trƣờng không khí trong giai
đoạn trồng cây giống trong vƣờn ƣơm của đèn CFL 3U4T-20W và đèn LED
3U B1R5W1-9W.............................................................................................65
Hình 3.12. So sánh 3 chỉ số tác động đến môi trƣờng nƣớc trong giai đoạn
trồng cây giống trong vƣờn ƣơm của đèn CFL 3U4T-20W và đèn LED 3U
B1R5W1-9W...................................................................................................66
vii

Hình 3.13. So sánh 3 chỉ số tác động đến môi trƣờng đất trong giai đoạn trồng
cây giống trong vƣờn ƣơm của đèn CFL 3U4T-20W và đèn LED 3U
B1R5W1-9W...................................................................................................66
Hình 3.14. So sánh 4 chỉ số tác động đến môi trƣờng tài nguyên trong giai
đoạn trồng cây giống trong vƣờn ƣơm của đèn CFL 3U4T-20W và đèn LED
3U B1R5W1-9W.............................................................................................67
Hình 3.15. So sánh các tác động đến môi trƣờng của đèn LED 3U R660-7W
so với đèn CFL chống ẩm 3U-25W trong giai đoạn điều khiển ra hoa cây hoa
Cúc...................................................................................................................70
Hình 3.16. So sánh 5 chỉ số tác động đến môi trƣờng không khí trong giai
đoạn điều khiển ra hoa cây hoa Cúc của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn
LED 3U R660-7W ..........................................................................................71
Hình 3.17. So sánh 3 chỉ số tác động đến môi trƣờng nƣớc trong giai đoạn
điều khiển ra hoa cây hoa Cúc của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn LED
3U R660-7W ...................................................................................................72
Hình 3.18. So sánh 3 chỉ số động đến môi trƣờng đất trong giai đoạn điều
khiển ra hoa cây hoa Cúc của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn LED 3U
R660-7W .........................................................................................................72
Hình 3.19. So sánh 4 chỉ số tác động đến môi trƣờng tài nguyên trong giai
đoạn điều khiển ra hoa cây hoa Cúc của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn
LED 3U R660-7W ..........................................................................................73
viii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................ii
MỤC LỤC........................................................................................................ix
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..........................................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG CÁC
NGUỒN SÁNG LED ...................................................................................4
1.1.1. Cấu tạo của đèn LED ......................................................................4
1.1.2. Nguyên lý hoạt động và công nghệ chế tạo đèn chiếu sáng LED .. 5
1.1.3. Đèn chiếu sáng LED ứng dụng trong nông nghiệp (LED NN) ....13
1.1.4. Ứng dụng các nguồn sáng LED trong canh tác hoa Cúc..............16
1.2. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÒNG ĐỜI SẢN PHẨM..................20
1.2.1. Khái niệm về đánh giá vòng đời sản phẩm...................................20
1.2.2. Các chỉ số đánh giá tác động đến môi trƣờng ..............................22
1.2.3. Lợi ích của công cụ đánh giá vòng đời sản phẩm.........................23
1.2.4. Các nghiên cứu về đánh giá vòng đời sản phẩm...........................24
1.2.5. Cơ sở pháp lý liên quan đến đánh giá vòng đời sản phẩm ...........27
CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1. CÁC NGUYÊN LIỆU, VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ ...................29
2.1.1. Các loại đèn nghiên cứu................................................................29
2.1.2. Các trang thiết bị ...........................................................................33
2.1.3. Giống hoa Cúc nghiên cứu............................................................34
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................35
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu thứ cấp..........................................35
2.2.2. Phƣơng pháp nhân giống và điều khiển ra hoa cây hoa Cúc .......35
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá hiệu suất năng lƣợng...............................36
2.2.4. Phƣơng pháp đánh giá các tác động đến môi trƣờng...................37
2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................39
ix

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................40
3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI
TRƢỜNG CỦA ĐÈN LED........................................................................40
3.1.1. Nguồn nguyên, nhiên liệu, năng lƣợng đầu vào cho các giai đoạn
40
3.1.2. Các loại, lƣợng chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất và sử
dụng các loại đèn LED, đèn CFL và đèn huỳnh quang T8.....................43
3.1.3. Kết quả đánh giá hiệu quả năng lƣợng và tác động đến môi trƣờng
của đèn LED so sánh với đèn CFL và đèn huỳnh quang T8 sử dụng để
nhân giống và điều khiển ra hoa của cây hoa Cúc..................................48
3.2. THẢO LUẬN ......................................................................................73
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................75
4.1. KẾT LUẬN..........................................................................................75
4.2. KIẾN NGHỊ.........................................................................................76
x

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Sự phát minh điốt phát quang (Light Emitting Diode - LED), nguồn
sáng siêu tiết kiệm điện năng và thân thiện môi trƣờng của thế kỷ 21, đã tạo
ra một cuộc cách mạng thực sự trong công nghệ chiếu sáng.
Đèn LED có các ƣu điểm vƣợt trội so với các loại đèn truyền thống
nhƣ hiệu suất phát sáng cao, tuổi thọ cao, siêu tiết kiệm điện năng, khả năng
tạo màu và tính uyển chuyển trong việc tích hợp với các hệ điều khiển cƣờng
độ chiếu sáng, ít phát nhiệt, thân thiện môi trƣờng, đem lại những giá trị độc
đáo trong chiếu sáng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ chiếu sáng nội thất,
chiếu sáng giao thông đƣờng phố, chiếu sáng nghệ thuật, chiếu sáng trong
công nghiệp, nông lâm ngƣ nghiệp…
Rào cản duy nhất của công nghệ chiếu sáng LED là giá thành, nhƣng
với tốc độ nâng cao chất lƣợng và giảm giá thành sản phẩm của đèn LED
nhƣ hiện nay, rào cản này nhanh chóng sẽ đƣợc dỡ bỏ [1].
Trong những năm gần đây, đèn LED đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng
thành công làm nguồn sáng nhân tạo có phổ phát quang phù hợp với phổ
quang hợp cây trồng để thay thế các nguồn sáng nhân tạo truyền thống trong
kích thích sự sinh trƣởng không những ở điều kiện in vitro, mà còn cả ở điều
kiện ex vivo ở nhiều nƣớc trên thế giới.
Chiếu sáng LED so với các nguồn chiếu sáng truyền thống có các ƣu
điểm cơ bản nhƣ: Hiệu suất năng lƣợng sinh học cao, cải thiện mật độ cây
trồng và tiết kiệm điện năng rất đáng kể.
Sử dụng năng lƣợng hiệu quả của các nguồn sáng cũng là một khía
cạnh môi trƣờng. Tuy nhiên, câu hỏi đặt ra là sử dụng năng lƣợng hiệu quả
của các nguồn sáng có quan trọng hơn các khía cạnh môi trƣờng khác của các
sản phẩm chiếu sáng hay không, ví nhƣ những tiến bộ trong chế tạo hoặc tái
chế và xử lý. Để tính đến các tác động môi trƣờng một cách toàn diện, một
phƣơng pháp khoa học đƣợc tiêu chuẩn hóa đã đƣợc phát triển, đó là đánh
giá vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA). LCA đƣợc biết tới vào
1

những năm 1970, và là một phƣơng pháp khoa học đƣợc thiết lập để định
lƣợng và so sánh các tác động môi trƣờng. Mục tiêu của LCA là so sánh toàn
bộ các hiệu ứng môi trƣờng có thể gán cho sản phẩm bằng cách định lƣợng
tất cả các nguồn nguyên liệu đầu vào, các sản phẩm đầu ra và đánh giá ảnh
hƣởng của chúng đến môi trƣờng nhƣ thế nào. LCA đƣợc sử dụng để cải
tiến quy trình, chính sách hỗ trợ và cung cấp cơ sở pháp lý cho các quyết định
có liên quan.
Học viên hiện đang công tác tại Trung tâm Phát triển công nghệ cao và
đang là thành viên thực hiện một số đề tài, dự án liên quan đến sản phẩm LED,
đó là: (i) dự án “Phát triển và thúc đẩy công nghệ LED cho chiếu sáng chung ở
Việt Nam” đƣợc tài trợ bởi Quỹ Môi trƣờng toàn cầu (GEF), Chƣơng trình Phát
triển Liên hợp quốc (UNDP) và đồng tài trợ bởi các cơ quan/đơn vị liên quan của
Việt Nam; (ii) đề tài “Nghiên cứu phát triển và triển khai ứng dụng các mô hình
chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ bằng đèn LED chuyên dụng nhằm nâng cao
hiệu quả sản xuất hoa Cúc thương mại tại khu vực Tây Nguyên”, mã số
TN18/C08; và (iii) đề tài “Nghiên cứu phát triển công nghệ chiếu sáng LED
phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên”, mã số TN3/C09.
Trên cơ sở đó, học viên xin chọn đề tài “Đánh giá hiệu quả năng lượng
và tác động đến môi trường của đèn LED trong canh tác hoa Cúc” để đánh
giá hiệu quả năng lƣợng và các tác động đến môi trƣờng của việc sử dụng các
đèn LED so sánh với đèn huỳnh quang compact và đèn huỳnh quang T8 ứng
dụng trong canh tác hoa Cúc từ đó đề xuất một số giải pháp chế tạo và sử
dụng đèn LED trong nông nghiệp theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng.
2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá hiệu quả năng lƣợng và các tác động đến môi trƣờng của
việc sử dụng các đèn LED so sánh với đèn huỳnh quang compact và đèn
huỳnh quang T8 ứng dụng trong trong canh tác hoa Cúc.
- Đề xuất một số giải pháp chế tạo và sử dụng đèn LED trong nông
nghiệp theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2

Đối tƣợng nghiên cứu: Đèn LED, đèn huỳnh quang compact và đèn
huỳnh quang T8 (để so sánh) dùng trong canh tác hoa Cúc.
Phạm vi nghiên cứu: Tại một số cơ sở sản xuất giống cây trồng và hoa
ở Tây Nguyên.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Cho đến nay, các nghiên cứu ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED cho
cây hoa Cúc đều mới chỉ tập trung đến hiệu quả nhân giống cây trồng, tỷ lệ
cây sống/chết, tốc độ tăng trƣởng, điều khiển ra hoa chứ chƣa có nghiên cứu
đánh giá hiệu quả năng lƣợng và tác động đến môi trƣờng của đèn LED.
Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần đánh giá hiệu quả năng
lƣợng và các tác động đến môi trƣờng của việc sử dụng các đèn LED so sánh
với đèn huỳnh quang compact và đèn huỳnh quang T8 ứng dụng trong canh
tác hoa Cúc từ đó đề xuất một số giải pháp chế tạo và sử dụng đèn LED trong
nông nghiệp theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng, làm cơ sở dữ liệu cho các
nghiên cứu tiếp theo nhằm bảo vệ môi trƣờng hiệu quả ở Việt Nam.
3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN
SÁNG LED
1.1.1. Cấu tạo của đèn LED
LED là ghép ba chữ đầu của cụm từ tiếng Anh “Light Emiting Diode”
nghĩa là điôt phát quang. Các sản phẩm chiếu sáng bằng LED thuộc nhóm các
sản phẩm chiếu sáng bán dẫn, là một trong các nhóm sản phẩm chiếu sáng thế
hệ thứ 4.
Bộ đèn chiếu sáng LED bao gồm 04 bộ phận cơ bản: (a) Điốt phát sáng
(LED), (b) Bộ điều khiển điện cho LED (LED driver); (c) Bộ phận quang học
(Optics) và (d) Bộ phận quản lý nhiệt (Thermal Management) đƣợc mô tả
trong Hình 1.1 và 1.2 [2]
b) Bộ điều khiển điện cho LED
(LED Driver)
a) Điốt phát
sáng (LED)
c) Bộ phận quanghọc
(Optics)
d) Bộ phận Quản lý nhiệt
(Thermal Mansgement)
Hình 1.1. Các bộ phận cơ bản của một bộ đèn chiếu sáng LED [2]
Hình 1.2. Bộ đèn chiếu sáng LED [2]
(LED lamp/Lighting Fixture/Luminaire) = Các điốt phát sáng (LEDs) + Bộ điều
khiển điện (Electrical Driver) + Bộ phận quang học (Optics) + Bộ phận quản lý
nhiệt (Thermal Management)
4

1.1.2. Nguyên lý hoạt động và công nghệ chế tạo đèn chiếu sáng LED
1.1.2.1. Nguyên lý hoạt động 04 bộ phận cơ bản của bộ đèn LED
a) Điốt phát sáng (LED)
Phần chủ yếu của LED là một mảnh nhỏ chất bán dẫn có pha tạp chất
sao cho trong đó tạo ra đƣợc hai miền: miền p dẫn điện bằng lỗ trống (hạt tải
mang điện dƣơng) và miền n dẫn điện bằng điện tử (hạt tải mang điện âm),
giữa hai miền là lớp tiếp xúc p – n (Hình 1.3). Giống nhƣ điôt (đèn hai cực
chỉnh lƣu bán dẫn) dòng điện dễ dàng đi từ miền p sang miền n (đi theo chiều
thuận) chứ không đi đƣợc theo chiều ngƣợc lại. Khi nối điện đi theo chiều
thuận lỗ trống và điện tử bị đẩy theo hai chiều ngƣợc nhau, chúng gặp nhau ở
lớp tiếp xúc p - n, tổ hợp lại và phát ra ánh sáng.
Hình 1.3. Giản đồ mô tả nguyên lý hoạt động của điốt bán dẫn [2]
Các lại LED ánh sáng đơn sắc: Nhiều vật liệu đã đƣợc phát triển cho
các đèn LED thƣơng mại dựa trên các phốt-pho và nitrua. Sự phát xạ ánh
sáng từ đèn LED phụ thuộc vào tiếp giáp p-n và các tạp chất (ví dụ, gallium,
arsenic) đƣợc pha tạp vào các lớp của đèn LED và đƣợc sử dụng để xây dựng
lớp hoạt động. Những vật liệu khác nhau này phát ra ánh sáng ở bƣớc sóng
5

rời rạc trong phổ điện từ, trải rộng từ hồng ngoại tới tia tử ngoại, và bao gồm
cả ánh sáng khả kiến. Sự lựa chọn chính xác của vật liệu bán dẫn đƣợc sử
dụng trong LED giúp xác định màu sắc của phát xạ ánh sáng.
Bảng 1.1 trình bày một số vật liệu phổ biến đƣợc sử dụng ngày nay
trong sản xuất các đèn LED màu đƣợc liệt kê trong cột đầu tiên.
Bảng 1 1. Tóm tắt các màu của LED và các vật liệu thông dụng [2]
Màu sắc
Bước sóng Điện áp
Vật liệu
[nm] [ΔV]
Hồng ngoại λ>760 ΔV < 1,63
GaAs
AlGaAs
Đỏ 610<λ<760 1,63 < ΔV < 2,03
AlGaAs, GaAsP, AlGaInP,
GaP, Ga (III)
GaAsP, AlGaInP, GaP, Ga
Cam 590<λ<610 2,03 < ΔV < 2,10 (III)
Vàng 570<λ<590 2,10 < ΔV < 2,18
GaAsP, AlGaInP, GaP, Ga
(III
InGaN /GaN, Ga (III)
Xanh lục 500<λ<570 1,9 < ΔV < 4,0 GaP, Ga(III ), AlGaInP,
AlGaP
ZnSe, InGaN, SiC (phiến
Xanh lam 450<λ<500 2,48 < ΔV < 3,7 đế)
Si (phiến đế đang phát triển)
Tím 400<λ<450 2,76 < ΔV < 4,0
Indium gallium nitride
(InGaN)
LEDs hai mầu xanh lam/đỏ
(blue/red),
Đỏ tía Nhiều loại 2,48 < ΔV < 3,7 LED xanh lam phủ phốt pho
đỏ, hoặc LED trắng với
nhựa màu đỏ (purple)
Kim cƣơng (235 nm),
BN(215 nm)
Tia cực tím λ<400 3,1 < ΔV < 4,4 AlN) (210 nm), AlGaN,
AlGaInN – xuống đến
210 nm
6

Màu sắc
Bước sóng Điện áp
Vật liệu
[nm] [ΔV]
Màu xanh với một hoặc hai
lớp phốt pho: màu vàng với
màu đỏ, cam hoặc hồng phốt
Hồng Nhiều loại ΔV ~ 3,3 pho đƣợc thêm vào sau đó,
hoặc màu trắng với sắc tố
màu hồng hoặc thuốc
nhuộm.
điốt xanh da trời/UV kết
Trắng Phổ rộng ΔV = 3,5 hợp với lớp phủ cho màu
vàng
LED ánh sáng trắng: Trong bốn khâu công nghệ nền tạo nên các bộ
đèn LED chiếu sáng, công nghệ sản xuất LED trắng mang các yếu tố quyết
định tạo ra các tính năng vƣợt trội của LED trắng so với các sản phẩm chiếu
sáng truyền thống khác. Vì vậy, các yếu tố trong công nghệ sản xuất LED
trắng sẽ quyết định các đặc điểm của LED.
Nguyên lý phát xạ ánh sáng của LED trắng: Do mỗi LED chỉ phát xạ ra một
phổ ánh sáng hẹp, nên trên thực tế không có các LED phát xạ ánh sáng trắng. Các
LED trắng hiện nay đƣợc cấu tạo và hoạt động theo hai nguyên lý sau:
 Trộn ba mầu đỏ (Red), xanh lục (Green) và xanh lam (Blue) bằng
cách sử dụng 3 LED có ba mầu (R-G-B) nêu trên. Hình 1.4 là sơ đồ nguyên lý
của loại LED trắng RGB
Nguyên lý trộn 3 mầu để
tạo ánh sáng trắng
LED trắng sáng loại RGB bằng cách sử
dụng 3 LED: đỏ, xanh lục, xanh lam
Hình 1.4. Hình ảnh nguyên lý phát xạ ánh sáng của LED trắng trộn 3 màu RGB [2]
Nguồn: Giới thiệu và sử dụng RGB led. http://www.vutbay.net/gioi-thieu-va-su-dung-rgb-led/
7

 Sử dụng LED xanh lam (Blue) hoặc LED tử ngoại (UV) và lớp phốt pho
(để tiện lợi, gọi tắt là LED trắng phốt pho): Trên chip LED loại Blue hoặc UV,
ngƣời ta phủ một lớp phủ phốt pho lên bề mặt của chip gọi là lớp chuyển đổi. Khi
các LED chip hoạt động, tia sáng xanh hoặc tia UV phát ra đập vào lớp phủ phốt
pho, các nguyên tử phốt pho đƣợc kích thích sẽ phát ra tia sáng vàng hoặc tia đỏ và
xanh lục (Hình 1.5). Phổ phát quang của loại LED phốt pho có dạng nhƣ trên Hình
6. Phổ ánh sáng đƣợc phát xạ bởi LED chip và lớp phủ phốt pho có dải sóng từ 400
– 700 nm (đƣờng liền), phổ ánh sáng này đƣợc mắt ngƣời cảm nhận nhƣ là nguồn
ánh sáng trắng (đƣờng đứt đoạn) nhƣ mô tả trên Hình 1.6.
Huỳnh quang phốt pho Phát quang màu
Phốt pho
xanh lam từ chip
Dây hàn
Chip LED
Phốt pho
Hình 1.5. Cấu trúc của LED trắng phốt pho [2]
Hình 1.6. Phổ phát quang của LED trắng phốt pho và phổ cảm nhận của mắt
người (đường đứt đoạn) [2].
8

b) Bộ nguồn điện điều khiển đèn LED (LED Driver)
Điều khiển điện cho LED (sau đây gọi tắt là Driver) là nguồn cung cấp
điện tự điều chỉnh công suất cần thiết cho đèn LED hoặc dãy đèn LED. Các
điốt phát sáng tiêu thụ năng lƣợng thấp và để đảm bảo có tuổi thọ dài, nguồn
cung cấp điện cho LED phải là loại nguồn điện chuyên dụng, khác biệt với
các nguồn cung cấp điện thông thƣờng. Nếu không có Driver tốt, đèn LED sẽ
trở nên quá nóng và không ổn định dẫn đến hƣ hỏng và hiệu quả phát sáng
kém. Để đảm bảo cho đèn LED hoạt động một cách hoàn hảo, Driver phải
cung cấp một lƣợng điện ổn định và liên tục để duy trì cho đèn LED hoạt
động trong một thời gian rất dài.
Chức năng của Driver: Driver có hai chức năng: cung cấp điện áp thấp
và bảo vệ cho các đèn LED
Loại Driver: Các Driver đƣợc cài đặt riêng lẻ ở bên ngoài hoặc tích hợp
ở bên trong đèn LED.
- Driver cài đặt bên trong đèn thƣờng đƣợc sử dụng trong đèn LED nội
thất để thuận tiện khi thay thế đèn. (Hình 1.7).
Driver đặt bên trong
Hình 1 7. Driver cài đặt bên trong bóng đèn LED [2]
- Driver cài đặt bên ngoài đèn đƣợc đặt cách biệt với đèn LED và
thƣờng đƣợc sử dụng cho các ứng dụng nhƣ chiếu sáng ngoài trời, thƣơng
mại, đƣờng (Hình 1.8).
9

Driver LED đặt
bên ngoài
Hình 1.8. Driver cài đặt bên ngoài đèn LED [2]
c) Bộ phận quang học - Hệ thống quang cho đèn chiếu sáng LED
Hệ thống quang học cho đèn chiếu sáng LED là một trong những yếu tố
quan trọng nhất của đèn LED. Hệ thống quang học nhằm mục đích định hình,
tập trung và trộn ánh sáng đƣợc tạo ra bởi các nguồn sáng LED thành hình
dạng, phân bố, màu sắc đáp ứng yêu cầu của đối tƣợng cần chiếu sáng.
Các linh kiện quang học phổ biến nhất cho đèn LED là các bộ phản xạ
và thấu kính. Bộ phản xạ thƣờng là kim loại, có hình dạng nhƣ nón xung
quanh bên ngoài của đèn LED. Thấu kính thƣờng đƣợc làm từ acrylic hoặc
silicon trong suốt. Một trong những ƣu điểm lớn nhất của thấu kính đặt trên
gƣơng phản chiếu là nguồn ánh sáng đƣợc che chắn, làm giảm độ chói lóa từ
nguồn sáng LED (Hình 1.9).
Hình 1.9. Các thấu kính và bộ phản xạ cho đèn LED [2]
10

d) Bộ phận quản lý nhiệt (tản nhiệt) cho đèn chiếu sáng LED và Bộ tản nhiệt
(Heat sink)
Đèn LED có tuổi thọ cao chỉ khi nào nhiệt độ của tiếp giáp p-n của đèn
LED không đƣợc vƣợt quá 85-100 °C. Vì vậy quản lý nhiệt (tản nhiệt) cho
đèn chiếu sáng LED và bộ tản nhiệt (Heat sink) đóng vai trò quyết định xác
định tuổi thọ của đèn.
Có rất nhiều phƣơng pháp, kỹ thuật để quản lý nhiệt đèn LED. Trên hình
1.10 là một số dạng bể nhiệt điển hình sử dụng để tản nhiệt cho các đèn LED
Nhiệt
Hình 1.10. Một số cấu hình bộ tản nhiệt cho các loại đèn LED [2]
Trong những năm gần đây, do công suất của đèn LED ngày càng cao,
một số kỹ thuật quản lý nhiệt khác cũng đã phát triển và áp dung. Trên Hình
1.11 là một số cấu hình tản nhiệt cho LED công suất cao sử dụng công nghệ
làm lạnh bằng ống dẫn nhiệt và chất lỏng (Heat Pipe and Liquide Cooling) –
Công nghệ truyền nhiệt thụ động mới bắt đầu đƣợc ứng dụng cho các bộ đèn
LED công suất lớn.
Hình 1.11. Công nghệ làm lạnh đèn LED bằng heat pipe cho đèn pha, đèn đường
và bộ đèn treo trần Cu-Beam™ [2]
1.1.2.2. Công nghệ lõi để sản xuất chip LED và đóng gói LED
Qui trình sản xuất LED bao gồm các bƣớc chủ yếu đƣợc mô tả trong
Hình 1.12 dƣới đây:
11

1. Đế (Substrate)
SiC, Saphire, Si, GaN
4. Phiến Epi LED
LED Epi-Wafer
2. Nuôi lớp epitaxy đệm
Epitaxy buffer layer growth
3. Nuôi lớp epitaxy tích cực
Epitaxy active layer
5. Kết thúc đoạn trƣớc (Front-end):
khắc, ăn mòn, kim loại hoá
Front-end: Litho, Etching, Metalization
7. Phiến có chíp LED LED
dies-on-wafer
8. Kết thúc đoạn sau (Back-
end): mức 1 (level 1)
6. Kết thúc đoạn sau (Back-
end):
9. Chíp LED
LED dies
11. Đèn LED (LED lamp) 10. Đóng gói LED (LED packaging)
Hình 1.12. Các bước chủ yếu trong công nghệ sản xuất LED [2]
Các công nghệ lõi để sản xuất các loại đèn chiếu sáng LED nói chung
đƣợc chia thành ba nhóm chủ yếu gồm:
- Nhóm các công nghệ về vật liệu bán dẫn, trong đó có công nghệ về
vật liệu nền và nuôi cấy tính thể.
- Nhóm các công nghệ trong sản xuất LED chip, trong đó bao gồm hai
nhóm: Các công nghệ giai đoạn kết thúc đoạn trƣớc (Front-End); Các công
nghệ giai đoạn giai đoạn kết thúc đoạn sau (Back-End).
- Nhóm các công nghệ trong giai đoạn đóng gói.
Các nhóm công nghệ này liên tục đƣợc phát triển theo hai khuynh hƣớng:
- Khuynh hƣơng thu nhỏ kích thƣớc của các LED chip.
12

- Khuynh hƣớng nâng cao công suất của các LED chip.
Hình 1.13 là sơ đồ tổng thể các khâu công nghệ lõi để sản xuất chip,
đóng gói và đèn chiếu sáng LED.
Hình 1.13. Quy trình tổng thể để sản xuất đèn, bộ đèn chiếu sáng LED [2]
1.1.3. Đèn chiếu sáng LED ứng dụng trong nông nghiệp (LED NN)
Công nghệ sản xuất đèn LED NN cũng tƣơng tự chỉ khác là chọn ra
các LED có bƣớc sóng khác nhau, điều chỉnh quang phổ phát ra cũng nhƣ kết
hợp các ánh sáng khác nhau trong cùng một hệ thống sao cho phù hợp nhất
với sinh trƣởng của từng đối tƣợng thực vật.
Chiếu sáng LED NN so với các nguồn chiếu sáng truyền thống có các
ƣu điểm cơ bản sau đây:
1) Hiệu suất năng lƣợng sinh học cao: Nghiên cứu cho thấy quang hợp của
cây chủ yếu ở bƣớc sóng 610 ~ 720nm (đỉnh là 660nm), hấp thụ sinh lý
(Physilogical Absorption) khoảng 55%, và thứ yếu ở bƣớc sóng xanh 400~510nm
(đỉnh là 450nm), hấp thụ sinh lý (Physilogical Absorption) khoảng 8%.
13

Bảng 1.2. Các dải phổ của ánh sáng mặt trời tác động đến đời sống của cây [3]
Dải tia cực tím rất có hại cho cây trồng vì nó rất độc
200 - 280 nm
280 - 315 nm Bao gồm cả tia cực tím có hại cho cây trồng, nó làm bạc màu cây trồng
315 - 380 nm
Dải tia cực tím không gây hại mà cũng chẳng có lợi cho tăng
trƣởng cây trồng
380 - 400 nm Bắt đầu dải phổ ánh sáng nhìn thấy. Quá trình hấp thụ diệp lục bắt đầu
Dải phổ này bao gồm tia tím, xanh lam, và xanh lá cây. Hấp thụ tối
đa diệp lục xảy ra, và ảnh hƣởng mạnh đến quang hợp (thúc đẩy
400 - 520 nm
tăng trƣởng của cây)
520 - 610 nm
Dải phổ này bao gồm tia xanh lá cây, vàng chanh, da cam, và ít
hấp thụ bởi các sắc tố
610 - 720 nm
Đây là dải phổ màu đỏ. Số lƣợng lớn đƣợc hấp thụ bởi diệp lục, và
có ảnh hƣởng lớn nhất đến quang hợp (thúc đẩy ra hoa và đâm chồi)
720 - 1000 nm
Có rất ít hấp thụ bởi diệp lục ở dải bƣớc sóng này. Có ảnh
hƣởng đến nở hoa và kết trái. Cuối dải phổ là tia hồng ngoại phát nhiệt
+ 1000 nm
Toàn bộ là tia hồng ngoại. Tất cả năng lƣợng hấp thụ đƣợc tại
dải này đều chuyển thành nhiệt
Nhờ có thể kết hợp các LED có bƣớc sóng khác nhau với quá trình
quang hợp, nên việc tổ hợp các LED có phổ ánh sáng khác nhau là giải pháp
tối ƣu nhất để tạo ra các nguồn sáng nhân tạo đáp ứng nhu cầu quang hợp của
cây (Wei Fan et al., 2009) [3].
Bước sóng (nm)
Phổ hấp thụ của chlorophyll-a,
chlorophyll-b
Một số dạng phổ bảng đèn LED (LED
panel) ứng dụng trong cây trồng
Hình 1.14. Phổ hấp thụ và phổ bảng LED ứng dụng trong cây trồng do nhóm
tác giả Wei Fang (National Taiwan University) đề xuất [3]
14

2) Cải thiện rất đáng kể mật độ cây trồng: có thể tạo ra nguồn sáng có
cƣờng độ sáng phân bố trên bề mặt chiếu sáng đồng đều cao, chiếu sáng gần
với cây không có hiệu ứng nhiệt gây hại đến cây trồng nhƣ các nguồn sáng
nhân tạo khác; và
3) Tiết kiệm điện năng rất đáng kể: Trong các xí nghiệp trồng cây, 1m2
diện tích cây trồng tiêu thụ 0,5KW điện, nếu dùng LED chỉ cần 0,27KW điện.
Đèn huỳnh quang sử dụng trong nuôi cấy mô tiêu tốn khoảng 30–40% tổng
lƣợng điện tiêu thụ, còn trong các xí nghiệp nhân giống cây trồng điện cho
chiếu sáng có thể chiếm đến 82% tổng lƣợng điện tiêu thụ. Sử dụng đèn LED
thay thế đèn huỳnh quang sẽ giảm đáng kể điện tiêu thụ. Ví dụ: Ở Trung
Quốc có khoảng 20 triệu m2
diện tích nuôi cấy mô, lƣợng điện tiêu thụ hàng
năm cho chiếu sáng đèn huỳnh quang là 107,5 tỉ KWh (chiếu sáng 16h/ngày,
300 ngày/năm). Nếu sử dụng đèn LED thay thế đèn huỳnh quang, lƣợng điện
tiêu thụ chỉ còn 51,8 tỉ KWh, tức tiết kiệm đƣợc khoảng 56 tỉ KWh/năm. Nếu
qui ra giá trị kinh tế, khi sử dụng đèn LED thay cho đèn huỳnh quang, hàng
năm ngành công nghệ nuôi cấy mô nhân giống cây trồng của Trung Quốc sẽ
tiết kiệm đƣợc một lƣợng tiền khổng lồ khoảng 112.000 tỉ VNĐ (tính theo
giá tiền điện là 2.000 VND/1 KWh).
4) Tuổi thọ: đèn LED có tuổi thọ cao, từ 20.000 - 100.000 giờ tùy thuộc
vào nhà sản xuất (trong khi đó thời gian sử dụng của đèn huỳnh quang cũng
chỉ khoảng 6.000 đến 15.000 giờ).
Nhƣ vậy, làm chủ đƣợc thiết kế, công nghệ chế tạo các nguồn sáng
LED phù hợp cho từng loại cây và xác lập chế độ chiếu sáng (loại đèn, cƣờng
độ sáng (hay chính xác hơn là mật độ dòng photon quang hợp, thời gian và
thời điểm chiếu sáng…) không chỉ cho từng loại cây mà ngay cả cho từng
thời kỳ phát triển (thời kỳ phát triển mô tế bào thực vật, thời kỳ hạt nảy mầm,
phát triển cây con thời kỳ sinh trƣởng ra hoa, kết trái…) của mỗi loại cây sẽ
góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lƣợng và sản lƣợng cây giống,
giảm lƣợng điện năng tiêu thụ một cách đáng kể.
15

1.1.4. Ứng dụng các nguồn sáng LED trong canh tác hoa Cúc
1.1.4.1. Ứng dụng các nguồn sáng nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp
Để tăng hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp, bên cạnh việc áp dụng những
giải pháp kỹ thuật tiên tiến trong cải tạo giống cây trồng, ngành nông nghiệp
nƣớc ta, đặc biệt là các tỉnh Tây nguyên đã đầu tƣ mạnh để phát triển nông
nghiệp công nghệ cao nhƣ kỹ thuật nhân giống cây trồng in vitro, kỹ thuật trồng
cây trong nhà kính, nhà lƣới.v.v. Các kỹ thuật này đều phải sử dụng ánh sáng
nhân tạo để kích thích, điều khiển quá trình sinh trƣởng của cây. Ánh sáng còn
có tác dụng điều khiển hình dạng và kích thƣớc của thực vật thông qua một số
sắc tố cảm quang nhƣ Phytochrome (sắc tố thực vật), Cryptochrome, quá trình
này đƣợc gọi là Photomorphogenesis (PMG-quang sinh hình thái) - ảnh hƣởng
của ánh sáng đến hình dạng của cây cỏ. Ngoài ra ánh sáng còn điều khiển nhịp
sinh học của thực vật bằng cách khởi động hoặc ức chế quá trình biến đổi từ thời
kỳ sinh trƣởng sang phát triển sinh sản (ra hoa).
Các nguồn sáng nhân tạo đƣợc sử dụng hiện nay ở nƣớc ta, chủ yếu là
đèn huỳnh quang tuýp (T10, T8 và T5) và đèn huỳnh quang compact (CFL)
có phổ ánh sáng rất rộng, trải dài từ tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, đến tia
hồng ngoại gần và xa, không hoàn toàn phù hợp với các quá trình sinh trƣởng
của cây trồng, do quá trình quang hợp của thực vật chỉ dựa vào sự hấp thụ của
Chlorophyll a ở bƣớc sóng 430 và 662 nm, Chlorophyll b ở bƣớc sóng 453
và 642 nm, Phytochrome R ở bƣớc sóng 660 nm và Phytochrome FR ở bƣớc
sóng 730 nm (Phan Hồng Khôi và Cộng sự 2014) [4].
Trong những năm gần đây, đèn LED đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng
thành công làm nguồn sáng nhân tạo do có phổ phát quang phù hợp với phổ
quang hợp cây trồng để thay thế các nguồn sáng nhân tạo truyền thống trong
kích thích sự sinh trƣởng không những ở điều kiện in vitro, mà còn cả ở điều
kiện ex vitro ở nhiều nƣớc trên thế giới.
Nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển công nghệ
chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên”, mã số TN3/C09 đã nghiên
cứu ảnh hƣởng của các loại đèn LED có bƣớc sóng và cƣờng độ chiếu sáng
khác nhau đến sự sinh trƣởng phát triển của các chồi cây lan Kim tuyến in
16

vitro và khả năng tái sinh cây cà phê Vối qua phôi soma. Các chồi lan Kim tuyến
đƣợc nuôi cấy dƣới các điều kiện chiếu sáng khác nhau nhƣ: đèn LED đỏ đơn
sắc (R), đèn LED xanh đơn sắc (B), đèn kết hợp LED xanh, LED đỏ và LED
trắng ấm (W) theo các tỷ lệ khác nhau (BRW 1, BRW 2, BRW 3 và BR). Sau 3
tháng nuôi cấy, kết quả cho thấy ánh sáng LED kết hợp theo tỷ lệ BR =1:4 có
cƣờng độ chiếu sáng là 30 µmol/s phù hợp cho sự sinh trƣởng của cây lan Kim
tuyến và có khả năng ứng dụng làm nguồn sáng thay thế đèn huỳnh quang trong
nuôi cấy in vitro cây lan Kim tuyến [5]. Kết quả nghiên cứu khảo sát khả năng
ứng dụng đèn LED trong nuôi cấy in vitro cây cà phê vối năng suất cao giống
TR11 cho thấy ánh sáng LED có khả năng thay thế ánh sáng huỳnh quang với
hiệu quả cao hơn trong một số giai đoạn tái sinh cây cà phê vối nhƣ tạo mô sẹo
từ mảnh lá và phát sinh cây mầm từ phôi soma [6].
Hình 1.15 là hai ví dụ điển hình về việc ứng dụng rất có hiệu quả hệ
thống chiếu sáng có tên gọi là “Nhà máy trồng cây mini” (“Mini Plant
Factory”) dùng nguồn sáng LED do Công ty PARUS, Hàn Quốc chế tạo cung
cấp cho các siêu thị, nhà hàng, khách sạn để sản xuất rau quả sạch kết hợp với
kỹ thuật trồng thuỷ canh [7], “Nhà kiểu đứng màu hồng” (“Vertical
Pinkhosue”) đƣợc thiết kế thành 3 khối giàn LED, mỗi giàn 11 tầng để sản
xuất 2,2 triệu cây giống tại viện Sinh học Calibern bang Taxas, Hoa kỳ [8].
“Nhà máy trồng cây mini” của Công ty
PARUS, Hàn Quốc
“Nhà thẳng đứng màu hồng” (Vertical
Pinkhouses) sử dụng đèn LED của viện
Sinh học Calibern bang Taxas, Mỹ
Hình 1.15. Hai ví dụ điển hình ứng dụng hệ thống chiếu sáng dùng nguồn
sáng LED [7] & [8]
17

1.1.4.2. Ứng dụng các nguồn sáng LED trong canh tác cây hoa Cúc
a) Ứng dụng đèn LED trong nhân nhanh in vitro cây hoa Cúc
Việc ứng dụng đèn LED làm nguồn sáng trong nuôi cấy mô tế bào thực
vật đã thành công trong kích thích sự sinh trƣởng và phát triển tốt không
những ở điều kiện in vitro, mà còn cả ở điều kiện ex vitro. Những nghiên cứu
về giải phẫu học, quang hợp cũng chứng minh rằng những cây nuôi cấy dƣới
hệ thống LED thì tốt hơn khi so sánh với hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh
quang (Dƣơng Tấn Nhựt, 2010) [9].
Cây hoa Cúc đã đƣợc nhân giống thành công bằng nhiều phƣơng pháp
nhƣ nuôi cấy đoạn cắt, mô sẹo, tế bào trần và tái sinh thành cây con (Rout và
Das, 1997), nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng (Huong và Nhut, 2004). Nhân giống sinh
dƣỡng ex vitro bằng cách cắt cành là một phƣơng pháp đơn giản đƣợc sử dụng
bởi nông dân ngoài đồng ruộng. Tuy nhiên, các cây con thu nhận từ phƣơng
pháp này bị thoái hóa sau một vài thế hệ do bị nhiễm virus. Trong những năm
gần đây, việc xây dựng quy trình nhân nhanh cây Cúc là một phƣơng pháp hiệu
quả để tạo ra cây giống có chất lƣợng với tỉ lệ sạch bệnh cao.
b) Ứng dụng đèn LED trong sản xuất cây hoa Cúc
Cây họ cúc Chrysanthemum đã đƣợc nghiên cứu kỹ lƣỡng và đƣợc phân
loại là cây ngày ngắn, tức là chỉ ra hoa khi độ dài của ngày ngắn hơn khoảng
13,5 giờ, hay nói cách khác là đêm dài hơn 10,5 giờ (tùy theo loại cúc). Trong tự
nhiên, Cúc thƣờng ra hoa vào mùa thu bởi thời gian chiếu sáng ban ngày ngắn
hơn. Ở một số vùng địa lý (VD: vùng cao nguyên, vùng núi…), mùa thu và mùa
đông có thời gian chiếu sáng ít, dẫn tới hiện tƣợng các loài cây ngày ngắn bị ra
hoa sớm, ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm tạo thành (Hamamoto et al.,
2005). Để kéo dài thời gian sinh trƣởng và ức chế việc ra hoa sớm của hoa cúc,
ngƣời ta sử dụng các nguồn sáng nhân tạo để thay thế cho nguồn sáng tự nhiên.
Các giải pháp điều khiển đã đƣợc nghiên cứu rất nhiều trên thế giới, chủ yếu dựa
trên hai phƣơng pháp: chiếu sáng bổ sung kéo dài ngày và dùng ánh sáng đặc
biệt để phá đêm. Để kéo dài ngày cho cây cúc thƣơng mại quan trọng
(Dendranthema grandiflora), ngƣời ta
18

dùng đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang compact chiếu khoảng vài giờ một
ngày, nhƣng cũng có thể dùng phƣơng pháp phá đêm dùng ánh sáng đỏ chiếu
trong khoảng vài phút để ức chế hoàn toàn sự ra hoa.
Bóng đèn compact 25W thƣờng đƣợc dùng để chiếu sáng phá đêm
thay thế cho bóng đèn sợi đốt và tiết kiệm đƣợc 4/5 điện năng tiêu thụ cho
mỗi bóng. Tuy nhiên, gần đây đèn LED (7-10 W) phát các bƣớc sóng mong
muốn đang trở thành nguồn chiếu sáng lý tƣởng trong nông nghiệp, đặc biệt
trong sản xuất hoa Cúc cắt cành.
Nhóm nghiên cứu (học viên là thành viên tham gia chính) thuộc Trung
tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn lâm KHCNVN đã và đang triển khai
nghiên cứu về khả năng ứng dụng đèn chiếu sáng LED trong nông nghiệp,
đặc biệt là trong nhân giống và sản xuất hoa Cúc thƣơng mại thông qua 02 đề
tài “Nghiên cứu phát triển công nghệ chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp
Tây Nguyên”, mã số TN3/C09 (đã nghiệm thu năm 2016) và đề tài “Nghiên
cứu phát triển và triển khai ứng dụng các mô hình chiếu sáng điều khiển
quang chu kỳ bằng đèn LED chuyên dụng nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất
hoa Cúc thương mại tại khu vực Tây Nguyên”, mã số TN18/C08 thuộc
Chƣơng trình Tây Nguyên. Dựa trên kết quả phân tích đánh giá nhu cầu ánh
sáng cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây hoa Cúc, kết hợp với tìm
hiểu kinh nghiệm ứng dụng đèn LED trong nuôi cấy mô ở trên thế giới, chúng
tôi nhận thấy rằng nguồn sáng LED ứng dụng trong nhân giống, sản xuất cây
hoa Cúc cần phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:
- Trong giai đoạn nuôi cấy mô/nhân nhanh in vitro: Đèn LED tube cần
tƣơng thích với các đèn huỳnh quang đang sử dụng hiện nay (Tuýp T5/T8); Phải
có phổ trùng hợp với phổ quang hợp và có tỉ lệ LED phối hợp là B1R5W1 (tỷ lệ
LED phối hợp là 1 Xanh : 5 Đỏ : 1 Trắng) là tối ƣu nhất cho cây hoa Cúc;
- Trong giai đoạn nhân giống trong vƣờn ƣơm: Đèn LED 3U cần tƣơng
thích với các đèn huỳnh quang compact (CFL) đang sử dụng hiện nay; Phải có
phổ trùng hợp với phổ quang hợp 660nm và có tỉ lệ LED phối hợp là B1R5W1
(tỷ lệ LED phối hợp là 1 Xanh : 5 Đỏ : 1 Trắng) là tối ƣu nhất cho cây hoa Cúc.
19

- Trong giai đoạn điều khiển ra hoa cây hoa Cúc: Đèn LED 3U cần
tƣơng thích với các đèn huỳnh quang compact (CFL) đang sử dụng hiện nay;
Phải có phổ trùng hợp với phổ quang hợp 660nm và có tỷ lệ 100% LED đỏ là
tối ƣu nhất cho cây hoa Cúc.
Trong các giai đoạn đều cần có hệ thống chiếu sáng linh hoạt có thể điều chỉnh
đƣợc mật độ photon quang hợp, chu kỳ chiếu sáng/tối và phổ ánh sáng thích hợp.
1.2. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÒNG ĐỜI SẢN PHẨM
1.2.1. Khái niệm về đánh giá vòng đời sản phẩm
Theo UNEP – Chƣơng trình Môi trƣờng Liên hợp quốc, đánh giá vòng
đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA) đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) là một công cụ cho việc đánh giá có hệ
thống về các khía cạnh môi trƣờng của một hệ thống sản phẩm dịch vụ thông
qua tất cả các giai đoạn của chu kỳ sống của nó.
Theo bộ tiêu chuẩn ISO 14040, đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA)
đƣợc định nghĩa nhƣ sau: Đánh giá vòng đời sản phẩm là một kỹ thuật để
đánh giá các khía cạnh môi trƣờng và các tác động tiềm ẩn đối với một sản
phẩm bởi: thống kê đầu vào và đầu ra của một sản phẩm; đánh giá các tác
động môi trƣờng tiềm ẩn liên quan; và giải thích các kết quả phân tích kiểm
kê và đánh giá mối quan hệ tác động trong từng giai đoạn tƣơng ứng với mục
tiêu nghiên cứu. [10]
Theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN ISO 14040:2009, đánh giá vòng đời
sản phẩm (LCA) đề cập đến các khía cạnh môi trƣờng và các tác động tiềm
ẩn (ví dụ: sử dụng nguồn tài nguyên và hậu quả môi trƣờng của các phát thải)
trong suốt vòng đời của sản phẩm từ khi thu thập nguyên liệu thô qua các quá
trình sản xuất, sử dụng, xử lý cuối vòng đời sản phẩm, tái chế và thải bỏ cuối
cùng (nghĩa là: từ lúc mới sinh cho đến hết đời) [11].
LCA là một công cụ đƣợc sử dụng để đánh giá mức tiêu thụ năng lƣợng
và nguyên liệu thô, khí thải và các chất thải khác liên quan đến toàn bộ vòng đời
của một sản phẩm hoặc hệ thống. Nó đặc trƣng và định lƣợng các yếu tố đầu
vào, đầu ra và tác động môi trƣờng của một sản phẩm hoặc hệ thống cụ
20

thể ở từng giai đoạn của vòng đời (ISO, 2006). Quy trình chung để tiến hành
phân tích vòng đời đƣợc xác định bởi bộ tiêu chuẩn 14000 của Tổ chức Tiêu
chuẩn Quốc tế (ISO) [12]. Sơ đồ thể hiện các giai đoạn thực hiện LCA đƣợc
trình bày trên hình 1.16.
Hình 1.16. Sơ đồ thể hiện các giai đoạn thực hiện LCA
(Nguồn: TCVN ISO14040:2009)
Theo bộ tiêu chuẩn TCVN ISO 14040:2009, có bốn giai đoạn trong một
nghiên cứu LCA:
a) giai đoạn xác định ra mục tiêu và phạm vi;
b) giai đoạn phân tích kiểm kê;
c) giai đoạn đánh giá các tác động môi trƣờng;
d) giai đoạn diễn giải.
Phạm vi của LCA, kể cả ranh giới của hệ thống và mức độ chi tiết, là
tùy theo vào đối tƣợng và dự định áp dụng của nghiên cứu. Chiều sâu và bề
rộng của LCA có thể khác nhau đáng kể tùy theo mục đích của LCA cụ thể.
Giai đoạn phân tích kiểm kê vòng đời sản phẩm (LCI) là giai đoạn thứ
hai của LCA. Đó là kiểm kê dữ liệu đầu vào/đầu ra của hệ thống đang nghiên
cứu. Giai đoạn này liên quan đến thu thập các dữ liệu cần thiết nhằm thỏa
mãn các mục tiêu của nghiên cứu đã định.
21

Giai đoạn đánh giá tác động của vòng đời sản phẩm (LCIA) là giai
đoạn thứ ba của LCA. Mục đích của LCIA nhằm đƣa ra các thông tin môi
trƣờng bổ sung để trợ giúp cho đánh giá kết quả LCI của một hệ thống sản
phẩm sao cho hiểu đƣợc rõ hơn ý nghĩa môi trƣờng của sản phẩm.
Diễn giải vòng đời của sản phẩm là giai đoạn cuối của quy trình LCA,
trong đó kết quả của một LCA hoặc LCIA, hoặc cả hai là đƣợc tổng hòa và
xem xét nhƣ là cơ sở để kết luận, kiến nghị và ra quyết định cho phù hợp với
mục tiêu và phạm vi xác định.
1.2.2. Các chỉ số đánh giá tác động đến môi trƣờng
Có mƣời lăm chỉ số đƣợc chọn để đánh giá các tác động đến môi
trƣờng [13] từ cơ sở dữ liệu Ecoinvent của Trung tâm kiểm kê vòng đời Thụy
sỹ, đƣợc tóm tắt trong bảng sau. Các chỉ số này liên quan đến bốn loại môi
trƣờng: không khí, đất, nƣớc và tài nguyên.
Bảng 1.3. LCA các chỉ số môi trường được chọn [13]
Chỉ số
Viết tắt Tên Mô tả môi Đơn vị đo
trường
Là chỉ các hoạt động làm thay đổi
Tiềm năng nóng
thành phần hóa học của khí Phát thải
GWP quyển thông qua việc tích tụ khí khí nhà kg CO2-eq
lên toàn cầu
nhà kính, chủ yếu là CO2, CH4 và kính
NO
Là thƣớc đo ô nhiễm không khí
AP
Tiềm năng axit (chủ yếu NH3, SO2, NO) góp Ô nhiễm
kg SO2-eq
hóa phần lắng đọng các chất có tính không khí
khí
axit
Là thƣớc đo sƣơng mù quang
K
hô
ng
Ozone quang hóa hóa. Các nguồn phổ biến: đốt không khí
giao thông .. phát thải 2 chất ô
kg O3
POCP Tiềm năng tạo cháy nhiên liệu, công nghiệp, Ô nhiễm
nhiễm chính là hợp chất hữu cơ
dễ bay hơi (VOC) và NO
Tầng ozon bình lƣu có tác dụng
ODP
Tiềm năng suy bảo vệ trái đất khỏi tia cực tím Ô nhiễm
kg CFC11-eq
giảm ôzôn quá mức, nó bị suy giảm do tác không khí
động của CFC
Tiềm năng độc Nồng độ khí thải, không khí và
kg 1,4-DCB-
HTP tính đối với con nƣớc có thể gây bất lợi cho sức Độc tính
ngƣời khỏe con ngƣời. Các yếu tố độc eq
22

Chỉ số
Viết tắt Tên Mô tả môi Đơn vị đo
trường
tính là lƣợng tiêu thụ hàng ngày
chấp nhận đƣợc.
Tiềm năng độc Nồng độ tối đa của các chất độc
Ô nhiễm kg 1,4-DCB-
FAETP tính sinh thái hại trong nƣớc có thể chịu đƣợc
nƣớc ngọt của các sinh vật nƣớc ngọt nƣớc eq
Nước
Tiềm năng độc Nồng độ tối đa của các chất độc
Ô nhiễm kg 1,4-DCB-
MAETP tính sinh thái hại trong nƣớc có thể chịu đƣợc
dƣới nƣớc biển của các sinh vật nƣớc biển nƣớc eq
Tăng nồng độ nitrat và phốt phát
EP
Tiềm năng phú làm tăng sự phát triển quá mức Ô nhiễm
kg PO4-eq
dƣỡng của tảo, làm giảm oxy trong nƣớc nƣớc
và làm hỏng hệ sinh thái
LU Sử dụng đất đai Sử dụng đất cho hoạt động kinh Sử dụng m2
tế đất
Tiềm năng thiệt
Đa dạng sinh học bị ảnh hƣởng Tác động
t
EDP tiêu cực bởi nông lâm nghiệp, đô đa dạng Điểm
Đấ
hại hệ sinh thái thị và cơ sở hạ tầng. sinh học
TAETP
Tiềm năng độc Nồng độ tối đa của các chất độc Ô nhiễm kg 1,4-DCB-
tính sinh thái trên hại có thể chịu đƣợc của các sinh và thoái eq
cạn vật trên cạn hóa đất
Suy giảm tài Là tài nguyên tự nhiên không tái Cạn kiệt
ARD nguyên phi sinh tạo đƣợc nhƣ quặng sắt, dầu thô, tài kg Sb-eq
nguyên
học khí tự nhiên nguyên
Chôn lấp chất Định lƣợng lƣợng vật liệu đƣợc Chất thải
NHWL thải không nguy thải ra bãi chôn lấp, đƣợc phân không Kg
hại chia thành 3 loại: chất thải không nguy hại
Tà
i
RWL
Chôn lấp chất nguy hại, chất thải phóng xạ và Chất thải
Kg
thải phóng xạ chất thải nguy hại nguy hại
HWL
Chôn lấp chất Chất thải
Kg
thải nguy hại nguy hại
Trong bảng 1.3, cột cuối cùng là đơn vị đo của từng chỉ số môi trƣờng.
Chữ “eq” là viết tắt của từ tƣơng đƣơng thƣờng đƣợc sử dụng khi có nhiều
chất gây ra ô nhiễm. Bằng cách sử dụng các giá trị tƣơng đƣơng, nó đơn giản
hóa các đầu ra LCA và dễ so sánh. Một số tiêu chí khác đƣợc báo cáo theo
cách tƣơng tự nhƣ tiêu chí độc tính, đƣợc đánh giá liên quan đến độc tính của
1,4- DiChloroBenzene (1,4-DCB), một chất gây ung thƣ.
1.2.3. Lợi ích của công cụ đánh giá vòng đời sản phẩm
- Lợi ích của LCA đối với các doanh nghiệp khi thực hiện:

23

+ Đổi mới: Các dữ liệu LCA cung cấp sẽ giúp doanh nghiệp tính toán
đƣợc rõ hơn về sản phẩm và đƣa ra các chƣơng trình đổi mới, ý tƣởng mới
cải tiến sản phẩm, hƣớng sản phẩm tới nhãn sinh thái.
+ Giảm phát thải khí nhà kính.
+ Tiết kiệm chi phí: từ các thông tin LCA cung cấp, hiểu đƣợc nguyên
nhân tác động môi trƣờng và chi phí tƣơng ứng, các doanh nghiệp có thể tính
toán chi phí đầu tƣ. Giảm số lƣợng nguyên liệu và năng lƣợng sử dụng cũng
nhƣ tiết kiệm các vật liệu bị loại bỏ và chi phí xử lý.
+ Liên kết nội bộ: LCA có thể cung cấp một nền tảng chung để doanh
nghiệp căn cứ thiết lập mục tiêu và truyền thông, đạt đƣợc sự đồng thuận toàn
doanh nghiệp.
+ Uy tín doanh nghiệp: LCA chứng minh sự cam kết của doanh nghiệp
để cải thiện môi trƣờng. Doanh nghiệp thực hiện LCA có thể nhận đƣợc sự
ủng hộ lớn từ khách hàng và cơ quan quản lý môi trƣờng từ đó gia tăng và
nâng cao đƣợc uy tín doanh nghiệp.
- Lợi ích của LCA đối với người tiêu dùng:
+ Ngƣời tiêu dùng đƣợc sử dụng các sản phẩm tốt hơn, thân thiện với
môi trƣờng hơn.
- Lợi ích của LCA đối với các nhà quản lý môi trường:
LCA cung cấp thông tin định lƣợng đƣợc năng lƣợng và nguyên - vật
liệu thô sử dụng là bao nhiêu, và bao nhiêu chất thải rắn, lỏng, khí đƣợc thu
lại mỗi giai đoạn của vòng đời sản phẩm. Vì tất cả có thể dùng để nhận biết
những thành phần có gánh nặng lớn hơn, giúp xác định cách thức cải tiến sản
phẩm doanh nghiệp, giảm thiểu tác động môi trƣờng, là công cụ đắc lực phục
vụ cho sản xuất sạch hơn.
1.2.4. Các nghiên cứu về đánh giá vòng đời sản phẩm
LCA đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới,
với mục đích là công cụ hỗ trợ để đƣa ra các quyết định về môi trƣờng.
24

Dƣới đây là một số nghiên cứu trên thế giới về LCA đèn LED bao gồm
mục đích, phƣơng pháp, giai đoạn quy trình vòng đời, loại đèn đƣợc xem xét,
kết quả và tài nguyên đƣợc sử dụng.
1. Nghiên cứu “Energy Consumption in the Production of High-
Brightness Light-Emitting Diodes” (Tiêu thụ năng lƣợng trong sản xuất LED
độ sáng cao) của Trƣờng Đại học Carnegie Mellon: do chiếu sáng bằng LED
làm giảm mức tiêu thụ điện năng, nên nghiên cứu này ƣớc tính mức tiêu thụ
năng lƣợng cần thiết để sản xuất chip LED. Dự toán tiêu thụ điện thứ cấp
đƣợc trình bày dƣới dạng mỗi phiến và chip LED (Matthews, 2009). Kết quả
LCA đã đƣợc cập nhật và trình bày tại Hội thảo R&D DOE SSL năm 2009 tại
Chicago, IL. Bài thuyết trình cho thấy mức tiêu thụ năng lƣợng tƣơng tự cho
chế tạo chip LED có thể trong khoảng từ 20-80 kWh mỗi phiến LED [14].
2. Nghiên cứu “Life-Cycle Assessment and Policy Implications of
Energy Efficient Lighting Technologies” (LCA và ý nghĩa chính sách của
công nghệ chiếu sáng hiệu quả năng lƣợng) của Ian Quirk, xuất bản năm
2009: nghiên cứu này đánh giá toàn bộ chi phí vòng đời và lợi ích khi sử dụng
đèn huỳnh quang compact CFL 13W và đèn LED 6W so với đèn sợi đốt 60W.
Nghiên cứu sử dụng phần mềm LCA Gabi 4.2 để xác định mức tiêu thụ năng
lƣợng cần thiết cho tất cả các thành phần cấu tạo đèn trong quá trình sản xuất,
vận chuyển, sử dụng và thải bỏ của mỗi loại đèn. Nghiên cứu kết luận rằng
các sản phẩm đèn CFL và đèn LED có hiệu suất cao hơn khoảng bốn lần so
với đèn sợi đốt. (Quirk, 2009) [15]
3. Nghiên cứu “Life-cycle Assessment of Illuminants - A Comparison of
Light Bulbs, Compact Fluorescent Lamps and LED Lamps” (Đánh giá vòng
đời của các loại đèn chiếu sáng - So sánh giữa đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang
compact và đèn LED) của OSRAM: phân tích các tác động môi trƣờng của
đèn sợi đốt 40W, CFL 8W và đèn LED 8 W. LCA này xem xét các giai đoạn
vòng đời từ sản xuất, vận chuyển, sử dụng và thải bỏ quy đổi cho vòng đời
sản phẩm đèn là 25.000 giờ. Dữ liệu cho đèn LED đƣợc thu thập từ OSRAM,
trong khi dữ liệu đèn sợi đốt và CFL đƣợc trích xuất từ hai nghiên cứu hiện
có và kết hợp với các bảng dữ liệu do OSRAM cung cấp. Nghiên cứu kết luận
25

rằng các sản phẩm đèn LED (tính đến năm 2009) có thể so sánh với CFL về
năng lƣợng vòng đời, và do đó cả hai loại đèn đều tiết kiệm năng lƣợng đáng
kể so với đèn sợi đốt. Nó cũng chỉ ra rằng những cải tiến của đèn LED trong
tƣơng lai sẽ tăng khả năng tiết kiệm năng lƣợng so với đèn CFL và đèn sợi
đốt. (Osram, 2009) [16]
4. Nghiên cứu “Life-cycle Assessment of Ultra-Efficient Lamps” (Đánh
giá vòng đời của đèn siêu hiệu quả). Công ty tƣ vấn Châu âu Navigant đã
phát hành báo cáo LCA so sánh sản phẩm đèn LED với các sản phẩm chiếu
sáng khác bao gồm đèn LED 12W watt, CFL 23W và đèn sợi đốt 100W. Báo
cáo này không bao gồm các ƣớc tính về mức tiêu thụ năng lƣợng của vòng
đời, nhƣng sử dụng phần mềm Ecoinvent 2.1 để xác định các tác động môi
trƣờng đối với tài nguyên, đất, không khí và nƣớc để sản xuất, vận chuyển,
sử dụng và thải bỏ từng sản phẩm chiếu sáng. Nghiên cứu này cung cấp một
danh mục chi tiết về vật liệu, khối lƣợng tƣơng ứng của từng loại đèn sử
dụng đơn vị quy đổi là một triệu lumen-giờ [17].
5. Nghiên cứu “Reducing Environmental Burdens of Solid-State
Lighting through End-of-Life Design” (Giảm gánh nặng môi trƣờng của chiếu
sáng trạng thái rắn thông qua thiết kế cuối đời). Nghiên cứu này tập trung vào
cách làm giảm tác động môi trƣờng của các sản phẩm LED bằng cách tái sử
dụng, tái sản xuất hoặc tái chế các thành phần của sản phẩm. Để điều tra, các
phân tích chi tiết về các thành phần vật liệu của đèn LED đã đƣợc tiến hành
để phân tích các chiến lƣợc tái sử dụng tiềm năng. Các thành phần chính
đƣợc phân tích là bộ phận quang học, mô-đun LED, tản nhiệt, lắp ráp, bộ điều
khiển. (Hendrickson, 2010) [18].
6. Nghiên cứu “Life-cycle Energy Consumption of Solid-State Lighting”
(Tiêu thụ năng lƣợng trong vòng đời của chiếu sáng trạng thái rắn). Nghiên
cứu này đƣợc trình bày tại Hội thảo R&D SSL DOE năm 2011. Nghiên cứu
phân tích tiêu thụ năng lƣợng trong các giai đoạn sản xuất và sử dụng của đèn
LED so với đèn CFL 15W và đèn sợi đốt 60W. Nghiên cứu cũng trình bày
ƣớc tính tiêu thụ năng lƣợng chi tiết trong sản xuất chip LED, đồng thời xem
xét mức tiêu thụ năng lƣợng từ việc khai thác và xử lý vật liệu. Tuy nhiên,
26

nghiên cứu này không xem xét năng lƣợng cần thiết cho “gói” LED. Các ƣớc
tính cho sản xuất đèn LED đƣợc xây dựng từ nghiên cứu của Đại học
Carnegie Mellon (2009) [19].
7. Nghiên cứu “Comparative Life Cycle Assessment of Lamps Used in a
Classroom at Arizona State University” (So sánh đánh giá vòng đời của đèn
huỳnh quang T8 và đèn LED T8 đƣợc sử dụng trong lớp học tại Đại học bang
Arizona). Báo cáo này đƣợc hoàn thành vào tháng 6/2014. Mục tiêu của nghiên
cứu là phân tích các tác động môi trƣờng và kinh tế của đèn huỳnh quang 32W
và đèn LED 22W trong một lớp học, đƣa ra kết luận và kiến nghị về những thay
đổi trong hệ thống chiếu sáng nhằm giảm tác động môi trƣờng và hỗ trợ phát
triển bền vững của Đại học bang Arizona: giảm các tác động môi trƣờng (phát
thải CO2 và sử dụng năng lƣợng) và tác động kinh tế (chi phí) từ việc thay đổi
đèn. Phạm vi của đánh giá này là để phân tích tác động của đèn T8 tuổi thọ
50.000 giờ (tƣơng đƣơng với 8 giờ sử dụng mỗi ngày, 365 ngày mỗi năm, trong
khoảng 17,1 năm), duy trì quang thông khoảng 825 lumens [20].
Các nghiên cứu trên là các nghiên cứu LCA cho các đèn LED, đèn huỳnh
quang T8, đèn CFL cho chiếu sáng chung và hiện chƣa có nghiên cứu LCA nào
cho đèn LED nông nghiệp. Vì vậy đây là nghiên cứu LCA đầu tiên của đèn LED
dùng để chiếu sáng cho cây hoa Cúc làm ví dụ nhằm đánh giá các tác động đến
môi trƣờng của loại đèn này so với đèn huỳnh quang T8 và huỳnh quang
compact (CFL) lâu nay vẫn đang đƣợc ngƣời trồng hoa Cúc sử dụng.
1.2.5. Cơ sở pháp lý liên quan đến đánh giá vòng đời sản phẩm
Quyết định số 166/QĐ-TTg ngày 21/1/2014 của Thủ tƣớng Chính phủ
về việc ban hành kế hoạch thực hiện chiến lƣợc bảo vệ môi trƣờng quốc gia
đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 có nêu “Ban hành chính sách khuyến
khích các cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ xây dựng và áp dụng hệ thống
quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14000; các quy định về hướng dẫn sử
dụng hạn ngạch phát thải và hình thành thị trường chuyển nhượng hạn ngạch
phát thải; quy định về kiểm toán chất thải và đánh giá vòng đời sản phẩm”;
27

Bộ Tiêu chuẩn quốc gia TCVN ISO 14040:2009 (tƣơng đƣơng với ISO
14040:2006) về Quản lý môi trƣờng – Đánh giá vòng đời của sản phẩm –
Nguyên tắc và khuôn khổ (Environmental management - Life cycle
assessment - Principles and framework);
28

CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. CÁC NGUYÊN LIỆU, VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ
2.1.1. Các loại đèn nghiên cứu
Kế thừa các kết quả nghiên cứu, thử nghiệm lựa chọn loại đèn tối ƣu
nhất cho cây hoa Cúc của hai đề tài thuộc Chƣơng trình Tây Nguyên “Nghiên
cứu phát triển công nghệ chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên”,
mã số TN3/C09 và “Nghiên cứu phát triển và triển khai ứng dụng các mô
hình chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ bằng đèn LED chuyên dụng nhằm
nâng cao hiệu quả sản xuất hoa Cúc thương mại tại khu vực Tây Nguyên”, mã
số TN18/C08, đã lựa chọn ra đƣợc loại đèn LED tối ƣu nhất cho từng giai
đoạn phát triển của cây hoa Cúc.
2.1.1.1. Đèn LED NN trong nhân giống cây in vitro:
Nhóm nghiên cứu của đề tài mã số TN3/C09 và TN18/C08 đã thiết kế,
chế tạo và thử nghiệm 5 loại đèn LED tube có tỷ lệ LED phối hợp
xanh:đỏ:trắng khác nhau trong nhân nhanh in vitro cây hoa Cúc đó là các đèn
LED tube 100% xanh, đèn LED tube 100% đỏ, đèn LED tube B1R4W2 (tỷ lệ
LED phối hợp là 1 Xanh : 4 Đỏ : 2 Trắng), đèn LED tube B1R5W1 (tỷ lệ
LED phối hợp là 1 Xanh : 5 Đỏ : 1 Trắng) và đèn LED tube B1R3 (tỷ lệ LED
phối hợp là 1 Xanh : 3 Đỏ). Đèn đối chứng là đèn huỳnh quang T8 (100% ánh
sáng trắng), loại đèn hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các phòng thí
nghiệm, trung tâm, công ty nuôi cấy mô, nhân giống cây trồng trong nƣớc.
Kế thừa kết quả thử nghiệm của 2 đề tài cho thấy loại đèn tối ƣu nhất trong
nhân nhanh in vitro cây hoa Cúc là loại đèn LED T8 B1R5W1.
Các loại đèn LED nông nghiệp (LED NN) trên là sản phẩm nghiên cứu
của đề tài mã số TN3/C09 và do Công ty cổ phần bóng đèn Điện Quang sản
xuất theo yêu cầu, thiết kế của Trung tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn
lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam. Trên Hình 2.1 có thể thấy ảnh một số
loại đèn LED T8, đèn LED T8 B1R5W1-18W, và đèn Huỳnh quang FL T8
Daylight F26 -36W sử dụng trong thí nghiệm nhân giống cây trồng in vitro.
29

Một số thông số chính của đèn Huỳnh quang FL T8 Daylight F26-36W và
đèn LED T8 B1R5W1 B1R5W1-18W đƣợc trình bày ở bảng 2.1.
Một số loại đèn LED T8 Đèn LED T8 B1R5W1-
18W
Đèn FL T8 Daylight
F26-36W (Điện Quang)
Hình 2.1. Hình ảnh các loại đèn sử dụng trong thí nghiệm nhân giống cây in vitro
Bảng 2.1. Các thông số chính của đèn huỳnh quang FL T8 Daylight F26-36W và
đèn LED T8 B1R5W1 sử dụng trong giai đoạn nhân giống cây in vitro
Tỷ lệ chip
Dòng photon Quang
TT Loại đèn Công suất quang hợp thông
LED
(µmol/s) (lumen)
Đèn FL T8
Đèn đối
1 Daylight F26- 36W 46 2520
chứng
36W
Đèn LED T8
1 Xanh:5
2 B1R5W1- 18W 33 1620
Đỏ:1 Trắng
18W
2.1.1.2. Đèn LED NN trong giai đoạn trồng cây giống trong vườn ươm:
Nhóm nghiên cứu của đề tài TN18/C08 đã thiết kế, chế tạo và thử
nghiệm 4 loại đèn LED 3U có tỷ lệ LED phối hợp xanh:đỏ:trắng khác nhau
trong giai đoạn vƣờn ƣơm cây hoa Cúc đó là các đèn LED 3U B3R7 630 (tỷ
lệ LED phối hợp là 3 Xanh : 7 Đỏ), đèn LED 3U B3R7 660 (tỷ lệ LED phối
hợp là 3 Xanh : 7 Đỏ), đèn LED 3U B1R5W1 630 (tỷ lệ LED phối hợp là 1
Xanh : 5 Đỏ : 1 Trắng), đèn LED 3U B1R5W1 660 (tỷ lệ LED phối hợp là 1
Xanh : 5 Đỏ : 1 Trắng) và 01 loại đèn LED dây tóc Vli BR 630. Đèn đối
chứng là đèn huỳnh quang compact (CFL) vàng, loại đèn hiện đang đƣợc sử
dụng rộng rãi trong giai đoạn vƣờn ƣơm trong nƣớc.

30

của đề tài mã số TN18/C08, do Công ty cổ phần bóng đèn Điện Quang và Công
ty cổ phần giải pháp và thiết bị chiếu sáng Vi-Light sản xuất theo yêu cầu, thiết
kế của Trung tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn lâm Khoa học và công
nghệ Việt Nam. Kế thừa kết quả thử nghiệm của đề tài mã số TN18/C08 cho
thấy loại đèn tối ƣu nhất trong đoạn vƣờn ƣơm cây hoa Cúc là loại đèn LED 3U
660 B1R5W1. Hình 2.2 là ảnh và phổ ánh sáng của đèn CFL 3U4T H8-20W –
Rạng Đông (đèn đối chứng) và đèn LED 3U B1R5W1-9W đƣợc sử dụng trong
giai đoạn vƣờn ƣơm. Một số thông số chính của đèn CFL 3U4T H8-20W và đèn
LED 3U B1R5W1-9W đƣợc trình bày ở bảng 2.2.
Đèn CFL 3U4T H8-20W Đèn LED 3U B1R5W1-9W
Hình 2.2. Hình ảnh và phổ ánh sáng của đèn được sử dụng trong giai đoạn trồng
cây giống trong vườn ươm
Bảng 2.2. Các thông số chính của đèn CFL 3U4T H8-20W và đèn LED 3U
B1R5W1- 9W sử dụng trong giai đoạn trồng cây giống trong vườn ươm
Dòng
Quang
Công photon
TT Loại đèn Tỷ lệ chip LED thông
suất quang hợp
(lumen)
(µmol/s)
1
Đèn CFL 3U4T
Đèn đối chứng 20W 10,2 1200
H8-20W
2
Đèn LED 3U 1 Xanh:5 Đỏ:1
9W 12,6 810
B1R5W1-9W Trắng
2.1.1.3. Đèn LED NN trong sản xuất cây hoa Cúc
Các nghiên cứu và phân tích đã chỉ ra vùng ánh sáng đỏ phù hợp sử
dụng cho chiếu sáng phá đêm hoa Cúc. Vì vậy các đèn LED dùng trong
nghiên cứu này đều là đèn LED đỏ với phổ phát xạ là 630nm và 660nm.
31

Nhóm nghiên cứu của đề tài mã số TN18/C08 đã thiết kế, chế tạo và thử
nghiệm 8 loại đèn LED trong sản xuất cây hoa Cúc đó là các đèn LED 3U R
630 (100% LED đỏ 630), LED 3U R 660 (100% LED đỏ 660), đèn LED tròn
Vli 630, đèn LED tròn Vli 660, đèn LED dây tóc Vli 660, đèn LED tròn
HL630, đèn LED tròn HL660 và đèn LED tròn HL670. Đèn đối chứng là đèn
huỳnh quang compact (CFL) là loại đèn đƣợc sử dụng truyền thống trong
chiếu sáng cây hoa Cúc tại nhiều khu vực trên toàn quốc.
của đề tài mã số TN18/C08, do Công ty cổ phần bóng đèn Điện Quang và
Công ty cổ phần giải pháp và thiết bị chiếu sáng Vi-Light sản xuất theo yêu
cầu, thiết kế của Trung tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn lâm Khoa học
và công nghệ Việt Nam.
Kế thừa kết quả thử nghiệm của đề tài mã số TN18/C08 cho thấy loại
đèn tối ƣu nhất trong giai đoạn này là loại đèn LED 3U 7W R 660. Hình 2.3
là ảnh và phổ ánh sáng của đèn CFL chống ẩm 3U 25W – Công ty ánh sáng
Tuấn Khƣơng (đèn đối chứng) và đèn LED 3U 7W R660 đƣợc sử dụng trong
giai đoạn vƣờn ƣơm. Một số thông số chính của đèn CFL chống ẩm 3U-25W
và đèn LED 3U R 660-7W đƣợc trình bày ở bảng 2.3.
Đèn CFL chống ẩm 3U-25W Đèn LED 3U R660-7W
Hình 2.3. Hình ảnh và phổ ánh sáng của đèn được sử dụng trong giai đoạn sản
xuất hoa Cúc
Bảng 2.3. Thông số chính của đèn CFL chống ẩm 3U-25W và đèn LED 3U
R660-7W sử dụng trong giai đoạn sản xuất cây hoa Cúc
Công
Dòng photon Quang
TT Loại đèn Tỷ lệ chip LED quang hợp thông
suất
(µmol/s) (lumen)
1
Đèn CFL chống
Đèn đối chứng 25W 13,3 1500
ẩm 3U-25W
32

Công
Dòng photon Quang
TT Loại đèn Tỷ lệ chip LED quang hợp thông
suất
(µmol/s) (lumen)
2
Đèn LED 3U R
100% LED Đỏ 7W 11,7 630
660-7W
2.1.2. Các trang thiết bị
- Các giàn đèn LED NN trong nhân giống cây in vitro có kích thƣớc
1.300 x 600 x 2.100 (mm), 6 tầng, khung bằng vật liệu thép chữ L, sơn tĩnh
điện: cung cấp ánh sáng nhân tạo cho cây in vitro, cƣờng độ chiếu sáng 2000-
3000lux, thời gian chiếu 12-16giờ/ngày. Giàn đƣợc lắp đèn LED T8 hoặc đèn
huỳnh quang T8. Giàn đƣợc lắp tất cả bằng đèn huỳnh quang T8 hoặc đèn
LED T8 nhằm so sánh hiệu quả năng lƣợng và tác động môi trƣờng của hai
loại đèn này.
Hình 2.4. Hình ảnh giàn đèn LED NN 6 tầng
- Thiết bị đo ánh sáng lƣợng tử LICO-LI-250ª để đo dòng bức xạ
photon quang hợp;
33

Hình 2.5. Hình ảnh thiết bị đo ánh sáng lượng tử LICO-LI-250ª
- Khu nhà lƣới thuộc Viện Nghiên cứu và ứng dụng nông nghiệp công
nghệ cao thuộc Trƣờng Đại học Đà Lạt, (địa chỉ: số 1 Phù Đổng Thiên
Vƣơng, phƣờng 8, Tp. Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng). Diện tích nhà lƣới sử dụng
cho thí nghiệm sản xuất hoa Cúc có mặt bằng là 1.200 m2
. Nhà lƣới đạt tiêu
chuẩn để canh tác: có hệ thống tƣới phun theo tiêu chuẩn, có điện 3 pha cấp
vào đến gần cửa nhà lƣới.
Hình 2.6. Hình ảnh nhà lưới thực hiện thí nghiệm chiếu sáng điều khiển quang
chu kỳ bằng các loại đèn LED
2.1.3. Giống hoa Cúc nghiên cứu
Giống hoa Cúc nghiên cứu là loại Cúc Pha Lê (màu vàng): là giống
nhập nội, sinh trƣởng khoẻ, thời gian sinh trƣởng 110-120 ngày với quang
chu kỳ bổ sung là 35 ngày, chiều cao cây 90-100 cm. Hoa màu vàng, cánh hoa
dài, cành hoa dạng chùm phô trƣơng, kiểu bông hoa dạng nhím (quyll), kích
thƣớc hoa lớn (8,5-9,0 cm), tràng hoa cứng. Thích hợp sản xuất hoa đơn và
chùm. Phiến lá dày, xẻ thùy mạnh, thân màu xanh. Hoa Cúc Pha Lê hiện đang
đƣợc bán buôn với giá từ 1.600.000-1.800.000 đ/thùng = 1.000 bông, giá
ngày tết thƣờng từ 2.500.000-3.000.000đ/thùng (giá của Siêu thị Đà Lạt).
34

Trong các thí nghiệm nhân nhanh in vitro: các cây Cúc pha lê in vitro
khỏe mạnh, không nhiễm nấm mốc đƣợc cung cấp bởi Trung tâm ứng dụng
Khoa học và Công nghệ Lâm Đồng, Sở Khoa học công nghệ tỉnh Lâm Đồng.
Trong các thí nghiệm giai đoạn vƣờn ƣơm: các cây Cúc in vitro khỏe mạnh,
sạch nấm mốc đƣợc cung cấp bởi phòng Công nghệ tế bào Thực vật – Viện Công
nghệ Sinh học. Cây hoa Cúc có chiều cao đồng đều nhau (5-7 cm), có 4 – 5 lá.
Trong các thí nghiệm sản xuất hoa Cúc: các cây Cúc pha lê khỏe mạnh,
đồng đều, không có mầm nụ hoa, cao 8 - 9 cm, có 2 - 4 rễ dài 1 - 3cm, trồng
nhẹ nhàng, lấp đất kín gốc. Mật độ trồng cây cách cây 8 - 10cm, hàng cách
hàng 8 - 10cm.
Hình 2.7. Cây hoa Cúc Pha Lê
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu thứ cấp
- Dựa vào các tài liệu, số liệu đã đƣợc công bố trên các bài báo, báo cáo
khoa học và các số liệu từ các kết quả nghiên cứu.
- Thu thập các tài liệu, số liệu, bằng sáng chế phát minh, catalogue…
trên mạng intenet.
2.2.2. Phƣơng pháp nhân giống và điều khiển ra hoa cây hoa Cúc
2.2.2.1. Phương pháp nhân giống in vitro
Vật liệu đèn, giàn: đèn LED T8 B1R5W1-18W và đèn Huỳnh quang
FL T8 Daylight F26-36W, giàn đèn nuôi cấy mô 6 tầng.
35

Thời gian chiếu sáng: chiếu sáng 16 giờ/ngày và chiếu liên tục 30 ngày
đến khi thu hoạch cây giống in vitro, tƣơng ứng chiều cao đồng đều nhau (5-7
cm), có 4 – 5 lá.
2.2.2.2. Phương pháp trồng cây giống trong vườn ươm
- Vật liệu thực vật: cây Cúc Pha lê in vitro khỏe mạnh, sạch nấm mốc
đƣợc cung cấp bởi phòng Công nghệ tế bào Thực vật – Viện Công nghệ Sinh
học. Cây hoa Cúc có chiều cao đồng đều nhau (5-7 cm), có 4 – 5 lá.
- Vật liệu giá thể: cây hoa Cúc đƣợc trồng trên luống đất với đất thịt
đƣợc khử mầm bệnh với vôi bột. Sau khi đất đƣợc xử lý loại bỏ mầm bệnh
đƣợc phối trộn với trấu hun và vun đống với chiều cao luống 30 cm, chiều
rộng luống ≥ 1 m.
- Đèn: đèn LED 3U B1R5W1-9W và đèn CFL 3U4T H8-20W
- Thời gian chiếu sáng: chiếu sáng 6 giờ/ngày (từ 20 giờ đến 2 giờ) và
chiếu liên tục trong 15 ngày đến khi thu hoạch cây giống cao đồng đều 8 - 9
cm, có rễ dài 3 – 4 cm.
2.2.2.3. Phương pháp điều khiển ra hoa cây hoa Cúc
- Vật liệu thực vật: giống hoa Cúc pha lê vàng sau khi kết thúc giai đoạn
trồng trong vƣờn ƣơm, đƣợc chọn cây khỏe mạnh, đồng đều, không có mầm
nụ hoa, cao 8 - 9 cm, có rễ dài 3 – 4 cm, trồng nhẹ nhàng, lấp đất kín gốc. Mật
độ trồng cây cách cây 8 – 10 cm, hàng cách hàng 8 – 10 cm.
- Đèn: LED 3U R 660-7W và đèn CFL chống ẩm 3U-25W
- Thời gian chiếu sáng: chiếu sáng 1 giờ/ngày (23 giờ 30 đến 0 giờ 30)
và chiếu liên lục trong 35 ngày.
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá hiệu suất năng lƣợng
Năng lƣợng cho quá trình sản xuất bao gồm: sản xuất đèn huỳnh quang
T8, đèn huỳnh quang compact (CFL), các loại đèn LED nghiên cứu (Chip
LED, đóng gói LED và bộ đèn LED). Vì công nghệ sản xuất đèn huỳnh quang
T8 công suất 32-36W, CFL 20-25W và đèn LEDT8 18-20W, LED 3U 7-9W
của Công ty Cổ phần Bóng đèn Điện Quang (viết tắt là Điện Quang) đáp ứng
yêu cầu TCVN ISO 14040:2009 (tƣơng đƣơng với ISO 14040:2006)
36

và tƣơng đƣơng với công nghệ sản xuất các loại đèn nêu trong chƣơng tổng
quan, mục 1.2.4, nên để đánh giá tiêu hao năng lƣợng, tiêu hao nguyên vật
liệu đầu vào cho các khâu sản xuất các loại đèn do Điện Quang sản xuất, có
thể vận dụng các số liệu đã đƣợc công bố ở mục 1.2.4 để tính toán.
Riêng năng lƣợng trong quá trình sử dụng đèn, căn cứ vào số lƣợng,
công suất, tuổi thọ của đèn và quy chuẩn mức sử dụng năng lƣợng cho đèn có
tuổi thọ cao nhất là đèn LED (20.000 giờ) để tính toán.
Chiếu sáng cho thực vật khác với chiếu sáng sinh hoạt cho con ngƣời,
năng lƣợng chiếu sáng trong sinh hoạt của con ngƣời đƣợc tính bằng quang
thông - là tổng lƣợng ánh sáng mà đèn phát ra đƣợc theo mọi hƣớng trong 1
giây chiếu sáng, đơn vị đo là lumen (kí hiệu là Lm), nhƣ vậy nếu muốn không
gian sáng thì chọn đèn có quang thông lớn và ngƣợc lại, hoặc nếu chọn đèn với
quang thông nhỏ thì đồng nghĩa với việc cần nhiều đèn mới đủ sáng. Còn năng
lƣợng chiếu sáng cho thực vật đƣợc tính bằng bức xạ photon quang hợp (PAR)
- Vùng quang phổ của ánh sáng mặt trời hữu ích cho thực vật, đƣợc thực vật hấp
thụ và sử dụng trong quá trình quang hợp. Bức xạ photon quang hợp đƣợc
đo dựa vào số lƣợng photon rơi xuống bề mặt chiếu sáng và sử dụng đơn vị
tính là μmol/s. Trong nghiên cứu này, học viên sử dụng đồng hồ đo ánh sáng
Li-250A (LI-250A Light Meter) để đo bức xạ photon quang hợp của các đèn.
Tính toán hiệu suất năng lƣợng và tuổi thọ của mỗi đèn, thấy rõ rằng
những sản phẩm này hoàn toàn không tƣơng đƣơng. Để tính hiệu suất năng
lƣợng vòng đời dùng trong chiếu sáng sinh hoạt hàng ngày thƣờng sử dụng
đơn vị lumen–giờ nhƣng để chiếu sáng cho thực vật thay vì sử dụng đơn vị
lumen-giờ, nghiên cứu này đề xuất sử dụng đơn vị (μmol/s)-giờ.
2.2.4. Phƣơng pháp đánh giá các tác động đến môi trƣờng
Sử dụng công cụ LCA để đánh giá các tác động đến môi trƣờng của sản
phẩm đèn LED NN qua 4 giai đoạn vòng đời sản phẩm: (1) Sản xuất (nguyên
liệu thô, sản xuất linh kiện và sản xuất sản phẩm cuối), (2) vận chuyển và
phân phối đến điểm bán, (3) sử dụng sản phẩm và (4) xử lý/tái chế ở cả 3 giai
đoạn nhân giống in vitro, trồng cây giống trong vƣờn ƣơm và điều khiển ra
37

Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc

Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc

Similar to Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc (20)

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng Và Tác Động Đến Môi Trường Của Đèn Led Trong Canh Tác Hoa Cúc.doc