CCI (Viện Bảo tồn Canada) dẫn một phép đo trong tủ kính tường cỡ lớn chiếu LED ở 100 lux. Giữa tủ chỉ nóng thêm 1°C, đỉnh tủ nóng thêm 2°C. Độ ẩm tương đối chỉ giảm 2%.
Con số này cho thấy LED không phải vấn đề nhiệt chính trong tủ kín. Nguồn nhiệt đáng lo thường là driver đặt sai chỗ và mật độ đèn vượt nhu cầu. Bài này trình bày cách tính tổn hao nhiệt và nguyên tắc bố trí driver cho showcase kín.
Vì sao tủ kính kín cần tính nhiệt riêng
Showcase trưng bày trang sức thường kín để chống bụi và bảo an. Không khí trong tủ lưu thông kém, nên mọi watt nhiệt sinh ra bên trong đều tích tụ lại.
Nhiệt tăng gây ba hậu quả cho dự án:
- Vật trưng bày: GIA ghi nhận nhiệt làm ngọc trai khô, nứt và đổi màu. Thay đổi nhiệt đột ngột có thể làm nứt một số loại đá.
- Tuổi thọ đèn: CCI cho biết tuổi thọ LED phụ thuộc vào việc giữ LED và mạch điện dưới ngưỡng gây hại, thường là 80°C.
- Kính và vận hành: chênh nhiệt trong và ngoài tủ gây đọng hơi trên kính khi điều hòa hoạt động mạnh.
Quầy ngọc trai và hổ phách còn cần kiểm soát UV song song với nhiệt, xem đặc tả UV cho quầy đá quý hữu cơ.
So sánh nhiệt thải theo loại nguồn sáng
CCI đưa ra phép so sánh ba loại đèn cho cùng lượng ánh sáng khoảng 2 W bức xạ nhìn thấy:
| Loại đèn | Công suất | Ánh sáng nhìn thấy | Nhiệt và hồng ngoại |
|---|---|---|---|
| Sợi đốt truyền thống | 60 W | ≈ 2 W | ≈ 58 W |
| Halogen | 35 W | ≈ 2 W | ≈ 33 W |
| LED | 9 W | ≈ 2 W | ≈ 7 W |
Nhiệt của LED tỏa ra qua thân đèn và tản nhiệt phía sau, không đi theo chùm sáng. CCI mô tả chùm sáng LED không mang hồng ngoại. Vì vậy vật trưng bày dưới đèn LED không bị nung trực tiếp như dưới halogen.
Driver: nguồn nhiệt bị bỏ quên
Driver chuyển điện lưới 220V AC sang 12V DC. Phần điện năng không chuyển thành đầu ra sẽ thành nhiệt ngay tại vị trí đặt driver.
Cách tính tổn hao nhiệt của driver
Công thức: Tổn hao (W) = Tải ÷ Hiệu suất − Tải. Hiệu suất lấy từ datasheet driver.
| Tải LED | Hiệu suất giả định | Công suất đầu vào | Tổn hao thành nhiệt |
|---|---|---|---|
| 30 W | 85% | 35,3 W | 5,3 W |
| 60 W | 88% | 68,2 W | 8,2 W |
| 100 W | 90% | 111,1 W | 11,1 W |
Bảng trên là ví dụ tính, hiệu suất thực phải lấy theo datasheet. Một driver tải 60 W đặt trong khoang kín thải thêm khoảng 8 W. Toàn bộ phần nhiệt này cộng thẳng vào không khí quanh sản phẩm.
Nguyên tắc đặt driver ngoài tủ
Hướng dẫn trưng bày của Smithsonian yêu cầu thiết bị chiếu sáng đặt ngoài tủ trưng bày. Nguyên tắc tương tự áp cho driver trong showroom:
- Đặt driver ngoài khoang trưng bày: trong hộc kỹ thuật dưới chân tủ, có lỗ thông gió riêng.
- Tách khoang kỹ thuật khỏi khoang trưng bày: vách ngăn kín, dây DC đi qua lỗ có gioăng.
- Chừa khe thông gió: không đặt driver sát nhau, không bọc xốp hoặc vải.
- Khống chế chiều dài dây 12V DC: dây dài gây sụt áp, cần tính tiết diện theo dòng và chiều dài.
Đường dây 12V DC ngắn và tiết diện đủ lớn giúp đèn cuối tuyến không bị tối. Cách tính chi tiết có trong bài tính tải driver và sơ đồ lắp đặt G-Line.
Quy trình thiết kế nhiệt cho showcase kín
- Xác định độ rọi mục tiêu tại mặt khay. Không thiết kế dư lux, vì mỗi lumen thừa là nhiệt thừa.
- Tính tổng tải LED trong khoang trưng bày theo sơ đồ bố trí đèn.
- Chọn driver với tải thực tế khoảng 70–80% công suất định mức, hiệu suất theo datasheet.
- Bố trí hộc kỹ thuật trên bản vẽ gia công tủ, có lỗ thông gió và cửa bảo trì.
- Chọn đèn có thân nhôm tản nhiệt tiếp xúc tốt với khung tủ. CCI nhấn mạnh vai trò của vỏ kim loại trong tản nhiệt.
- Lập kế hoạch đo nhiệt khi nghiệm thu, trước và sau 4 giờ bật đèn.
Ví dụ bố trí cho một quầy kính dài 1.800 mm
Giả sử quầy có hai thanh LED dọc cạnh trên và bốn đèn rọi điểm. Tổng tải LED trong khoang là 40 W. Cách bố trí đề xuất như sau:
- Một driver 12V DC, công suất định mức 60 W, để tải ở mức khoảng 67%.
- Driver đặt trong hộc kỹ thuật dưới chân quầy, có lỗ thông gió hai bên.
- Dây DC đi trong ống luồn dọc chân quầy, qua lỗ có gioăng lên khoang trưng bày.
- Thanh LED bắt trực tiếp lên profile nhôm để dẫn nhiệt ra khung.
Với cách này, phần nhiệt nằm trong khoang trưng bày chỉ còn nhiệt từ thân đèn LED. Tổn hao của driver thải ra hộc kỹ thuật, không cộng dồn vào không khí quanh sản phẩm.
Thông số kỹ thuật tham chiếu
| Hạng mục | Giá trị |
|---|---|
| Điện áp đèn trong tủ | 12V DC |
| Cấp bảo vệ | IP20 trong tủ khô; IP44/IP65 cho vị trí ẩm |
| Tuổi thọ LED | 50.000 giờ |
| Định nghĩa tuổi thọ | L70: còn 70% quang thông ban đầu |
| CRI | > 90; G-Line Nichia Ra ≥ 95 |
| Chứng nhận | CE, RoHS |
| Bảo hành | 24 tháng |
Checklist nghiệm thu nhiệt
- ☐ Không có driver nào nằm trong khoang trưng bày.
- ☐ Hộc kỹ thuật có lỗ thông gió, driver cách nhau theo hướng dẫn nhà sản xuất.
- ☐ Tải mỗi driver không vượt 80% công suất định mức.
- ☐ Đo nhiệt độ giữa tủ và đỉnh tủ trước khi bật đèn và sau 4 giờ, ghi vào biên bản.
- ☐ Đo nhiệt độ vỏ driver sau 4 giờ, đối chiếu giới hạn trong datasheet.
- ☐ Kiểm tra đọng hơi trên kính khi điều hòa chạy ở chế độ vận hành thực.
- ☐ Điện áp tại đèn cuối tuyến nằm trong dải cho phép của đèn.
Quy trình đo tại hiện trường: xem bài đo nhiệt hai showcase kín trong 4 giờ, driver trong và ngoài tủ, kèm kịch bản quay video so sánh.
Câu hỏi thường gặp
Đo 1–2°C của CCI có áp dụng cho tủ nhỏ không?
Phép đo CCI dẫn là tủ tường cỡ lớn ở 100 lux. Tủ nhỏ và độ rọi cao hơn sẽ nóng hơn, nên cần đo thực tế khi nghiệm thu.
Có thể đặt driver dẹt ngay dưới mặt khay không?
Không nên. Mặt khay nằm trong khoang trưng bày, nhiệt driver sẽ truyền thẳng vào vật trưng bày. Nên đưa driver xuống hộc kỹ thuật.
Tủ cần quạt thông gió không?
Thường không cần nếu driver đặt ngoài và tải LED hợp lý. Quạt làm tăng bụi và tiếng ồn trong tủ kín.
Driver đặt xa có làm đèn tối đi không?
Có, nếu dây 12V DC dài và tiết diện nhỏ. Cần tính sụt áp và chọn tiết diện dây theo dòng tải.
Liên hệ kỹ sư G-Tech
📞 Gọi 0938 07 48 49 — gửi bản vẽ mặt bằng hoặc số lượng tủ.
Kỹ sư G-Tech trả lại sơ đồ bố trí đèn và bảng vật tư trong 48 giờ.
📍 TP.HCM · Hà Nội — thi công toàn quốc
Nguồn tham khảo
- CCI: LED Lighting in Museums – Technical Bulletin 36 (dẫn Mabuchi và cộng sự, 2015)
- Smithsonian NMNH: Conservation Exhibition Guidelines
- GIA: Tips on Caring for Jewelry