Đèn giọt nước (teardrop light) là loại đèn treo chuyên dùng cho phòng sạch, có mặt cắt hình giọt nước, kẹp ngay bên dưới khung T-bar (thanh T trần), nằm giữa hai tấm lọc HEPA hoặc hai FFU. Lý do tồn tại của nó chỉ có một: trần của phòng sạch dòng khí một chiều đã bị bộ lọc lấp đầy, đèn panel âm trần không còn chỗ, mà đèn treo trong dòng khí lại không được làm xáo trộn dòng chảy tầng. Bài này dùng một sơ đồ dòng khí để giải thích tác dụng của hình giọt nước, so sánh sự khác nhau giữa bốn cách làm trên thị trường và đưa ra cách tính độ rọi và số lượng đèn.
Thế khó của trần phòng sạch: khi bộ lọc đã lấp đầy, đèn gắn ở đâu?
Trong phòng sạch dòng khí một chiều cấp ISO 4–6 (Class 10–1000), gần như mọi ô khung trần đều là mặt thổi của FFU hoặc bộ lọc HEPA, dòng khí thổi thẳng xuống với vận tốc 100–200 fpm (khoảng 0.5–1.0 m/s). Loại đèn panel âm trần như trong văn phòng, đặt vào đây sẽ phải trả hai cái giá:
- ▸Mất một ô bộ lọc: đèn chiếm một ô thì ô đó không còn cấp khí đã lọc, độ phủ bộ lọc trên trần giảm xuống.
- ▸Thêm một mối phải làm kín: GB 50073-2013 (Quy phạm thiết kế nhà xưởng sạch) §9.2.2 quy định đèn chiếu sáng chung trong phòng sạch nên lắp nổi áp trần; nếu lắp âm vào trần thì khe lắp phải có biện pháp làm kín tin cậy và phải dùng đèn chuyên dụng cho phòng sạch. Mỗi bộ đèn âm trần là thêm một lỗ khoét trên trần.
Bằng sáng chế Mỹ US 5,313,375 năm 1994 đã viết rõ lời giải: làm đèn thành hình giọt nước, treo lên khung T-bar (thanh T trần) tiêu chuẩn, nằm giữa các bộ lọc HEPA, mặt bên nhẵn để dòng chảy tầng đi qua hai bên không bị xáo trộn. Đó chính là đèn giọt nước.
Đèn panel âm trần vs đèn giọt nước dưới dòng khí một chiều
Trái: panel âm trần chiếm một ô lọc và tạo xoáy dưới đáy phẳng; phải: đèn giọt nước treo dưới khung, dòng khí ôm theo thân rồi hợp lại
Đèn giọt nước là gì: hình dáng, cách treo và giới hạn của nó
Cắt ngang mặt cắt của đèn giọt nước mà xem: phía trên là một mặt hẹp rộng khoảng 50 mm, vừa cưỡi lên ngay bên dưới khung T-bar 2 inch; đi xuống thì nở rộng trước rồi thu lại thành cung tròn. Dòng khí ra khỏi bộ lọc hai bên sẽ trượt sát theo vỏ đèn và nhanh chóng hợp lại ngay bên dưới đèn, không kéo theo một vùng xoáy phía dưới như máng đèn đáy phẳng. Phía trên không có mặt phẳng để bụi lắng, mặt bên là mặt cong liên tục, lau chùi không có góc chết.
Có hai cách treo: dùng bu lông chữ T khóa vào khung, treo đơn chiếc hoặc nối đầu-đuôi thành một hàng; trần không có khung thì dùng vít tự khoan bắt vào mặt trần.
Cùng bằng sáng chế đó cũng thẳng thắn ghi lại giới hạn: cách treo này thường mỗi 4 ft chỉ có một hàng bóng đèn, quang thông bị hạn chế. Vì vậy chọn đèn giọt nước không chỉ là "mua mấy bóng", mà phải tính độ rọi trước; phần sau sẽ tính cho bạn xem.
So sánh 4 cách làm đèn giọt nước trên thị trường
Đèn giọt nước nhìn bên ngoài đều gần giống nhau, khác nhau ở cách làm thân đèn, nguồn sáng có thay được không và cách nối tiếp. Trên thị trường đại khái có bốn cách làm:
| Cách làm | Vật liệu thân | Nguồn sáng | Khi bóng hỏng | Nối tiếp và đi dây | Đặc điểm và cái giá |
|---|---|---|---|---|---|
| A Thép sơn tĩnh điện + bóng đèn ống | Tấm thép cán nguội sơn tĩnh điện màu trắng, một số hãng có tùy chọn nhôm hoặc thép không gỉ | Bóng huỳnh quang T8/T5 hoặc bóng LED ống | Thay bóng | Chủ yếu đi dây từng bộ | Rẻ, lịch sử lâu nhất; lớp sơn sau vài năm bị phấn hóa, bong vụn, vị trí lại đúng ngay dưới cửa cấp khí |
| B LED nguyên khối (thương hiệu Âu Mỹ) | Vỏ nhôm dạng thuôn | Mô-đun LED tích hợp, mỗi bộ 2,250–8,000 lm | Không thay riêng bóng được, phải thay cả bộ | Đầu nối nhanh nối thành hàng | Quang thông mỗi bộ cao, có tùy chọn điều sáng DALI; cấp bảo vệ thường chỉ IP40, nhiệt độ làm việc 0–35 °C |
| C LED nguyên khối vỏ PC ép đùn (Trung Quốc đại lục) | Vỏ PC ép đùn, khoảng 1200×45×84 mm | LED tích hợp, ghi L80 khoảng 54,000 h | Thay cả bộ | Đầu cắm nối nhanh | Cấp bảo vệ cao IP65, IK05; vỏ PC kỵ hợp chất lưu huỳnh và một số chất tẩy rửa |
| D Thân nhôm định hình (ép đùn) + bóng Philips T8 LED thay được | Máng nhôm hợp kim định hình + nắp dây PC+GF | Philips MASTER LEDtube 13 W/2100 lm/50,000 h, có thể đổi sang bóng 4000 K hoặc bóng ánh sáng vàng | Xoay tháo bóng thay mới, đèn giữ nguyên | Đèn kèm đầu nối nhanh 3 Pin, dây trục chính cỡ dây đến 2.4 mm | Không bong vụn sơn, chi phí thay bóng thấp, 100–240 V; quang thông một bóng thấp hơn loại nguyên khối, phải tính số lượng |
Thông số của A–C trong bảng lấy từ tài liệu kỹ thuật công khai của các sản phẩm tiêu biểu cho từng loại, thể hiện "cách làm thường gặp của loại đó", không phải giá trị bảo đảm của một mã hàng cụ thể; D là thông số của đèn giọt nước LED cho phòng sạch.
Bốn cách làm không có tốt xấu tuyệt đối; điều thật sự tạo ra khoảng cách là ba việc.
1. Thân đèn sau mười năm: có bong vụn hay không
Trong phòng sạch, thứ sơn tĩnh điện sợ nhất không phải trầy xước mà là lão hóa. Lớp sơn dùng vài năm sẽ phấn hóa, rụng vụn nhỏ, trong khi đèn giọt nước lại treo đúng ngay dưới cửa cấp khí, ngay trên mặt làm việc. Nhôm định hình không có lớp sơn để bong ra; cái giá là hễ cào vào là thấy vết; nhưng đèn treo ở độ cao người không chạm tới, khả năng bị trầy thấp, còn phát bụi lại là chuyện xảy ra mỗi ngày.
2. Đèn hỏng: thay bóng hay thay cả bộ
LED nguyên khối có quang thông mỗi bộ cao, nhưng khi mô-đun LED hoặc bộ nguồn hỏng chỉ có thể thay cả bộ, lại phải đấu lại đầu nối nhanh. Cách làm bóng thay được biến linh kiện có tuổi thọ ngắn nhất thành vật tiêu hao: Philips MASTER LEDtube định mức 50,000 h (duy trì quang thông 70%), đóng cắt 200,000 lần; hỏng thì lên thang xoay tháo bóng thay mới, đèn và dây đều không phải động tới. Với phòng sạch, bớt một lần tháo đèn là bớt một lần thi công vào phòng.
3. Nối tiếp: đầu nối nhanh nhận được dây cỡ nào
Một hàng đèn giọt nước nối với nhau bằng đầu nối nhanh, bỏ được công tuốt dây ép cốt từng bộ. Khác biệt nằm ở cỡ dây mà đầu nối nhận được: đầu nối nhận được dây 2.4 mm thì dây trục chính có thể dùng dây 2.0 mm mà không phải hạ xuống 1.6 mm, cùng một mạch có thể bố trí dòng 16–20 A, số đèn nối được trên một mạch nhiều hơn; đầu nối chỉ nhận dây 2.0 mm trở xuống thì mạch phải chia nhỏ hơn.
Không chụp đèn vs chụp PC tháo được: Class 1000 là ranh giới
| Hạng mục | Không chụp đèn | Thêm chụp PC tháo được |
|---|---|---|
| Vị trí nguồn sáng | Bóng T8 thủy tinh mờ để lộ trong chao phản xạ | Bóng nằm trong chụp PC |
| Thay bóng | Chỉ cần xoay tháo bóng | Tháo chụp PC rồi thay, chụp có thể tháo lắp nhiều lần |
| Ánh sáng | Trực tiếp, hiệu suất cao | Được chụp PC làm dịu, ít chói hơn |
| Vệ sinh | Lau vỏ đèn và bóng | Mặt ngoài liên tục, có thể lau ẩm |
| Phù hợp | Khu sạch điện tử, quang điện thông thường cấp ISO 7–8 (Class 10,000 trở lên) | Class 1000 (ISO 6) và cấp nghiêm ngặt hơn, khu GMP cần lau ẩm hoặc phun khử trùng định kỳ, nơi có nguy cơ va đập |
Tiêu chí rất đơn giản: cấp sạch từ Class 1000 (ISO 6) trở lên (nghiêm ngặt hơn) thì thêm chụp đèn; bóng, đui và điểm tiếp xúc đều được che kín, khi bóng vỡ mảnh vụn không rơi vào khu sạch. Cần lưu ý các chi tiết nhựa như chụp PC và đui đèn chịu ảnh hưởng của hợp chất lưu huỳnh, dung môi gốc dầu mỏ và một số chất tẩy rửa; khi chọn đèn hãy cho nhà cung cấp biết loại chất tẩy rửa dùng tại hiện trường.
Cần độ rọi bao nhiêu, lắp mấy bóng đèn giọt nước
| Nguồn | Khu vực | Độ rọi chiếu sáng chung |
|---|---|---|
| GB 50073-2013 §9.2.3 | Phòng sản xuất trong phòng sạch không có cửa lấy sáng | 200–500 lx |
| GB 50073-2013 §9.2.3 | Phòng phụ trợ, phòng làm sạch người và vật liệu, phòng khóa khí, hành lang | 150–300 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | Phòng sản xuất chính của phòng sạch công nghiệp điện tử | 300–500 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | Phòng làm việc phụ trợ, phòng làm sạch, phòng khóa khí, hành lang của nhà máy điện tử | 200–300 lx |
GB 50073-2013 §9.2.4 còn yêu cầu độ đồng đều độ rọi của chiếu sáng chung không nhỏ hơn 0.7. Khu công nghệ của nhà máy bán dẫn và màn hình thường đặt cao hơn; tài liệu thiết kế phòng sạch của các hãng chiếu sáng Nhật Bản thường lấy mục tiêu khoảng 1,000–2,000 lx tại mặt làm việc.
Số bóng ước tính bằng phương pháp quang thông: Số bóng = Độ rọi mục tiêu × Diện tích ÷ (Quang thông mỗi bóng × Hệ số sử dụng × Hệ số duy trì). Tính với bộ giả định một bóng 2100 lm, hệ số sử dụng 0.6 (nội thất màu trắng, đèn treo thấp), hệ số duy trì 0.8:
| Độ rọi mục tiêu | Số bóng đơn dài bốn feet trên mỗi 100 m² | Diện tích trung bình mỗi bóng phủ |
|---|---|---|
| 300 lx | 30 bóng | khoảng 3.3 m² |
| 500 lx | 50 bóng | khoảng 2 m² |
| 750 lx | 75 bóng | khoảng 1.3 m² |
| 1,000 lx | 100 bóng | khoảng 1 m² |
Khi mọi thanh khung 1200 mm đều treo kín bóng đơn nối thành hàng, mỗi bóng phủ khoảng 1.44 m², quy đổi khoảng 700 lx là giới hạn trên của bóng đơn; mục tiêu cao hơn thì phải dùng loại hai bóng, hoặc treo đèn cả lên các thanh khung ngang 600 mm. Bộ số này chỉ là ước tính ban đầu; bố trí chính thức phải chạy phần mềm chiếu sáng với mặt bằng và bản vẽ khung trần.
Khu vực ánh sáng vàng (quang khắc): không dùng trực tiếp ánh sáng trắng 6500 K được
Khu quang khắc (lithography) phải chặn các bước sóng ngắn làm chất cảm quang bị phơi sáng; nhà sản xuất chất cảm quang thường yêu cầu lọc hết toàn bộ dưới 500 nm. LED trắng 6500 K có đỉnh ánh sáng xanh rất mạnh gần 450 nm, không thể lắp trực tiếp vào khu vực ánh sáng vàng. Đèn giọt nước bóng thay được có một lợi ích thực tế ở đây: thân đèn giữ nguyên, chỉ cần đổi sang bóng LED ánh sáng vàng hoặc lồng thêm ống lọc màu hổ phách bên ngoài bóng. Khi chọn bóng ánh sáng vàng hãy yêu cầu nhà sản xuất cung cấp phổ theo thang logarit, vì không ít sản phẩm vẫn còn vai phổ ở 420–450 nm mà trên đồ thị phổ tuyến tính thông thường không nhìn ra.
7 câu hỏi nên hỏi nhà cung cấp trước khi mua
- 1Thân đèn là nhôm định hình (ép đùn), thép sơn tĩnh điện hay PC ép đùn? Với loại sơn, hãy hỏi biện pháp chống bong vụn khi lớp sơn lão hóa.
- 2Nguồn sáng có thay riêng được không? Mã bóng, tuổi thọ định mức (L70 bao nhiêu giờ) và số lần đóng cắt là bao nhiêu?
- 3Đầu nối nhanh nhận được cỡ dây tối đa bao nhiêu? Một mạch 16–20 A nối được mấy bộ đèn?
- 4Chụp đèn là loại tháo được hay hàn kín nguyên khối? Khu vực từ Class 1000 trở lên (nghiêm ngặt hơn) có phiên bản có chụp không?
- 5Cấp bảo vệ (IP) và khoảng nhiệt độ làm việc có bao trùm cách vệ sinh và nhiệt độ môi trường tại hiện trường không?
- 6Chụp PC và đui đèn tương thích thế nào với chất tẩy rửa, chất khử trùng dùng tại hiện trường?
- 7Có thể cung cấp tính toán độ rọi và bản vẽ bố trí theo mặt bằng và bản vẽ khung trần không?
Đặt 7 câu trả lời cạnh nhau, khác biệt giữa bốn cách làm sẽ hiện ra rõ ràng. Để xem thêm logic chọn các thiết bị phụ trợ phòng sạch khác, xem dòng thiết bị phòng sạch và hướng dẫn chọn FFU.
Câu hỏi thường gặp
Q: Đèn giọt nước khác gì đèn panel LED thông thường?
Khác ở vị trí và hình dáng. Đèn panel âm vào trần, chiếm mất một ô bộ lọc và thêm một khe hở phải làm kín; đèn giọt nước treo dưới khung trần, giữa các bộ lọc, mặt cắt hình giọt nước để dòng chảy tầng trượt sát theo vỏ. GB 50073-2013 §9.2.2 yêu cầu đèn phòng sạch lắp nổi áp trần, lắp âm thì khe phải được làm kín tin cậy; đèn giọt nước vốn dĩ là kiểu lắp nổi.
Q: Phòng sạch ISO 7, ISO 8 cũng phải dùng đèn giọt nước à?
Không nhất thiết. ISO 7–8 phần lớn là trần dùng ống gió cộng cửa cấp khí hiệu suất cao, còn ô trống để lắp đèn phòng sạch âm trần, chỉ cần làm kín khe hở tốt là được. Sân nhà của đèn giọt nước là khu dòng khí một chiều cấp ISO 4–6, FFU lấp đầy, trần không còn ô trống.
Q: Một bóng đèn giọt nước 13 W, 2100 lm có đủ sáng không?
Không thể nghĩ theo kiểu đổi một bóng lấy một bóng. Nó thấp hơn khoảng một phần ba so với mức khoảng 3070 lm của bóng huỳnh quang T8 36 W; cái tiết kiệm được là điện (13 W so với 36 W) và số lần thay bóng (tuổi thọ khoảng 3 lần). Số bóng phải tính bằng phương pháp quang thông: phòng 60 m² cần 500 lx, với giả định hệ số sử dụng 0.6 và hệ số duy trì 0.8, cần khoảng 30 bóng đơn dài bốn feet.
Q: Thân nhôm định hình bị trầy, có ảnh hưởng độ sạch không?
Nhôm định hình bị trầy thì lộ rõ hơn sơn, nhưng vết trầy tự nó không phát bụi, chỉ ảnh hưởng đến ngoại quan; đồ sơn thì ngược lại, vết trầy không rõ, nhưng lớp sơn lão hóa rồi sẽ liên tục rụng vụn. Đèn phòng sạch treo ở độ cao người không chạm tới, khả năng bị trầy thấp hơn nhiều so với khả năng lớp sơn lão hóa.
Q: Đèn giọt nước LED nguyên khối ghi L80 khoảng 54,000 giờ, có phải bền hơn loại thay bóng không?
Con số không so trực tiếp được. L80 là thời gian quang thông còn duy trì 80%, còn 50,000 h của bóng Philips là tuổi thọ định mức ở mức duy trì quang thông 70%; hai định nghĩa khác nhau, giá trị B phía sau (tỷ lệ hỏng) cũng thường không giống nhau. Khác biệt thật sự nằm ở lúc hỏng: loại nguyên khối phải thay cả bộ và đấu lại đầu nối, loại thay bóng chỉ thay một bóng.