1. Đèn LED là gì?
LED là từ viết tắt của “Light Emitting Diode”. LED là thiết bị bán dẫn tạo ra ánh sáng. Ban đầu đèn LED chỉ được sử dụng để làm tín hiệu (đèn thông báo các thiết bị điện tử bật tắt, có điện hay chưa có điện,…) nhưng bây giờ chúng được sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng chiếu sáng lớn nhỏ khác nhau như chiếu sáng trong nhà, ngoài trời và cả trang trí. Đây là một số hình ảnh của LED:
Hình ảnh bên trên là 4 công nghệ đóng gói LED được sử dụng cho nhiều các ứng dụng khác nhau. Hình ảnh đầu tiên có thể đã rất quen thuộc với bạn, nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về chúng hãy xem tại bài viết này: Sự khác nhau giữa các công nghệ đèn LED: DIP vs SMD vs COB vs MCOB
2. Ký hiệu điện tử của LED
Ký hiệu của đèn LED trong các mạch điện tử rất đơn giản. Nó được thể hiện dưới dạng một điốt với hai cực: cực âm (cực -) và cực dương (cực +). Hai mũi tên xung quanh biểu tượng điốt tượng trưng cho ánh sáng phát ra khi có dòng điện chạy qua.
Đèn LED có một lịch sử lâu đời kể từ năm 1907 khi một nhà vật lý người Anh phát hiện ra các tinh thể carbide silicon có thể tạo ra ánh sáng khi bị dòng điện đi qua. Rubin Braunstein của Tổng công ty Radio của Mỹ cùng với Robert Biard và Gary Pittman của Texas Instruments đã đóng góp vào sự phát triển của đèn LED hồng ngoại. Năm 1962, một nhà khoa học của GE, Nick Holonyak phát triển đèn LED ánh sáng nhìn thấy được đầu tiên. LED này phát ra ánh sáng đỏ. Sau đó George Craford phát triển đèn LED ánh sáng màu vàng. Và đầu những năm 1990, Shuji Nakamura của công ty Nichia đã phát minh ra đèn LED với ánh sáng xanh, mở đường cho sự lai tạo ra đèn LED ánh sáng trắng vào cuối những năm 1990.
Xem chi tiết: Lịch sử phát triển của đèn LED
3. Đèn LED hoạt động thế nào?
Cũng tương tự như một con Điốt, đèn LED có cấu tạo bao gồm một cực âm và một cực dương được tách ra bởi một khối bán dẫn tại trung tâm. Khối bán dẫn này được ghép bởi 2 loại P và N. Toàn bộ được đặt trong một vỏ nhựa, có tác dụng như một lăng kính để định hướng ánh sáng phát ra ngoài.
Sơ đồ cấu tạo của đèn LED (Bản quyền hình ảnh http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LED_Device.jpg)
Khi dòng điện chạy từ cực dương (P) sang cực âm (N), các điện tử sẽ di chuyển từ vùng N sang vùng P. Tại biên giới giữa hai lớp, các điện tử sẽ kết hợp với các lỗ trống, tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng.
Hình trên cho thấy quang phổ của bức xạ điện từ. Trong các thành phần khác nhau của ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy có bước sóng dài nhất là 700 nm (ít năng lượng nhất) trong khi tím có bước sóng ngắn nhất 400 nm (nhiều năng lượng nhất).
Vì một đèn LED tạo ra ánh sáng trong một dải hẹp của các bước sóng, phosphor thường được sử dụng để cải thiện quang phổ ánh sáng trắng được tạo ra bởi một đèn LED. Nó cũng có thể kết hợp nhiều con LED với các bước sóng khác nhau để tạo ra ánh sáng với quang phổ đầy đủ.
4. Cấu tạo của đèn LED
Dưới đây là cấu tạo của một sản phẩm đèn LED phổ biến nhất là đèn Bulb.
Không chỉ đúng với kiểu đèn Bulb, các loại đèn LED kiểu dáng khác cũng thường có các bộ phận tương tự trong cấu tạo của bộ đèn. Chúng ta sẽ đi từ các bộ phận ở trên xuống:
- Lăng kính – Ánh sáng từ đèn LED thường có hướng và phân bố theo góc tiêu chuẩn 180 độ, nghĩa là nó phát ra ánh sáng ở nửa trên của bóng đèn. Ở một số loại đèn LED, góc chiếu sáng có thể điều chỉnh để tạo ra chùm sáng hẹp hoặc rộng hơn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Lăng kính Polycarbonate thường được sử dụng để điều hướng ánh sáng nhờ tính năng ít cản ánh sáng và dễ sản xuất. Chất lượng của lăng kính quyết định độ lan tỏa ánh sáng và giảm thiểu mất mát năng lượng ánh sáng.
- Chip LED – Đây là bộ phận chính phát ra ánh sáng trong đèn. Chip LED càng chất lượng thì ánh sáng phát ra càng mạnh và ổn định.
- Lớp bề mặt (Substrate material)– Thường là một lõi kim loại PCB được sử dụng để gắn đèn LED. Bên cạnh việc cung cấp bề mặt để gắn chip LED, lõi kim loại còn dùng giúp chuyển nó vào bộ tản nhiệt với bề mặt tiếp xúc rộng hơn.
- Lớp tiếp xúc (Interface materials) – Thông thường là keo hoặc dầu mỡ. Phần này được sử dụng để tối đa tiếp xúc khi gắn lớp bề mặt vào bộ phần tản nhiệt giúp tối đa hóa việc truyền tải nhiệt.
- Bộ tản nhiệt – Bộ phận tản nhiệt có 2 loại. Tản nhiệt chủ động, thường là quạt dùng để lưu thông không khí. Tản nhiệt bị động sử dụng vây kim loại để làm tiêu tán nhiệt. Tản nhiệt chủ động thường giải nhiệt tốt hơn, nhưng trong hầu hết các ứng dụng, tản nhiệt bị đồng là đủ để giúp cho bộ đèn có nhiệt độ hoạt động tốt nhất.
Nhiệt độ là yếu tổ ảnh hưởng nhiều nhất đến tuổi thọ của đèn nên chúng thưởng được chú ý rất kĩ. Nếu bạn muốn biết thêm về tuổi thọ của đèn LED có thể xem tại bài viết này: Những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ đèn LED
5. Ưu điểm của công nghệ LED
Đèn LED có rất nhiều các ưu điểm / lợi ích khác nhau có thể kể đến. Sau đây là một trong những ưu điểm chính của công nghệ đèn LED.
Sản lượng ánh sáng – Vào năm 2002, đèn LED chỉ có hiệu suất khoảng 20 lumen/watt. Hiện nay, đèn LED thương mại đã đạt đến hiệu suất 150 lumen/watt, thậm chí một số bóng đèn thử nghiệm đã chạm mốc 208 lumen/watt. Con số này vượt xa so với bóng đèn sợi đốt (15 lumen/watt) và đèn huỳnh quang (80-95 lumen/watt). Nhờ hiệu suất cao, đèn LED tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều, giúp giảm đáng kể hóa đơn tiền điện. Thời gian hoàn vốn khi đầu tư vào đèn LED chỉ khoảng một năm, tùy vào tần suất sử dụng.
Tuổi thọ – Đèn LED có tuổi thọ từ 30.000 đến 100.000 giờ. Hầu hết các đèn LED thương mại có tuổi thọ từ 30.000 đến 50.000 giờ. Điều này có nghĩa là khi sử dụng đèn LED, bạn có thể sử dụng chúng kéo dài từ 10 đến 30 năm, tùy thuộc vào số giờ hoạt động mỗi ngày. Tuổi thọ cao làm giảm chi phí bảo trì và làm cho những bóng đèn này đặc biệt phù hợp với các vị trí khó tiếp cận, như đèn nhà xưởng hay đèn đường, là những nơi có chi phí bảo trì đáng kể.
Đặc tính hoạt động – LED hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, không nhạy cảm với nhiệt độ thấp và không bị ảnh hưởng khi bị bắt tắt thường xuyên. Điều này làm cho chúng an toàn hơn, hiệu quả hơn trong môi trường lạnh (đèn ngoài trời, đèn tủ lạnh và đèn kho lạnh) và tốt hơn cho các ứng dụng đòi hỏi phải thường xuyên chuyển mạch và tắt đèn. Những bóng đèn không bị ảnh hưởng bởi rung động khiến chúng trở thành lựa chọn tốt nhất cho những chỗ như cầu.
Chống giật điện – Đèn LED có thiết kế chắc chắn với các thành phần hoạt động được cách ly an toàn bằng một lớp cách điện chất lượng cao. Điều này đảm bảo rằng các điện cực và các linh kiện bên trong đều được bảo vệ và cách nhiệt tốt, tránh rò rỉ điện.
Chống rung – Nhờ không sử dụng dây tóc như các loại đèn truyền thống, đèn LED có khả năng chống rung động rất tốt. Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các phương tiện di chuyển như ô tô, xe máy, và các thiết bị chịu va đập mạnh.
6. Các loại đèn LED trên thị trường
Có rất nhiều loại đèn LED sẵn có trên thị trường: Đèn LED thu nhỏ, AS-LED, dây đèn LED, downlight, đèn high bay nhà xưởng, đèn pha LED, đèn đường LED, … về phần này POTECH đã có bài viết riêng, mời bạn đọc bài viết: Các loại đèn LED trên thị trường
7. Lời kết
Nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ LED, chúng ta không chỉ có hệ thống chiếu sáng hiệu quả mà còn có thể kiểm soát được cách ánh sáng tác động đến sức khỏe con người. Công nghệ chiếu sáng hiện đại đang ngày càng được áp dụng rộng rãi để tạo ra môi trường sống và làm việc tốt hơn.
Để hiểu thêm về tác động của ánh sáng lên sức khỏe, hãy xem bài viết: Ánh sáng ảnh hưởng thế nào đến con người?
Đây là những thông tin cơ bản để trả lời cho câu hỏi Đèn LED là gì? Mọi ý kiến đóng góp bất kì thắc mắc gì khác, hãy liên hệ với chúng tôi qua biểu mẫu liên hệ trên website.
Tài liệu có thể tham khảo thêm: Wikipedia
www.potech.com.vn
