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:
.jpg "Đèn LED là gì? Cấu tạo và ưu điểm của đèn LED 1")
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
Biểu tượng thể hiện điốt với cực âm, cực dương và hai mũi tên thể hiện sự phát sáng.
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.
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.
Khi cho dòng điện chạy tự cực đương (phía P) tới cực âm (phía N). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp P-N, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
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 đèn LED là ánh sáng hướng. Góc phân bố ánh sáng tiêu chuẩn của đèn LED là 180 độ và ánh sáng phát ra vào khoảng nửa trên của bóng đèn. Đối với một số đèn LED, góc phân bố có thể điều chỉnh được, có chùm hẹp, rộng khách nhau. Góc chiếu sáng có thể được thay đổi bằng lăng kính. Lăng kính Polycarbonate được ưu tiên sử dụng vì chúng ít cản ánh sáng và tương đối dễ sản xuất. Chất lượng bề mặt và hình dáng của lăng kính rất quan trọng để đảm bảo sự lan truyền của ánh sáng và để hạn chế tổn thất trong sản lượng ánh sáng.
- Chip LED – Như chúng ta đã tìm hiểu ở trên, đây là bộ phận phát ra ánh sáng cho đèn.
- 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 – Năm 2002, sản lượng ánh sáng từ đèn LED đã ở mức 20 lm/W. Đèn ngày hôm nay các thiết bị đèn LED thương mại có hiệu suất lên 150 lm/W. Và theo báo cáo các bóng đèn thử nghiệm đã cho ra sản lượng ánh sáng lên đến 208 lm/W. Hiệu suất đạt được đã vượt xa ánh sáng được sản xuất bởi bóng đèn sợi đốt (15 lumen / watt) hoặc đèn huỳnh quang (80-95 Lumens trên mỗi watt). Với hiệu suất cao hơn, đồng nghĩa với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, như vậy thì khả năng hoàn vốn khi sử dụng đèn LED so với các bóng đèn truyền thống trên là chỉ trong khoảng trên dưới 1 năm tùy theo thời lượng 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 sốc – Các thành phần hoạt động của đèn LED được cách ly với bề mặt bên ngoài với một lớp cách điện chất lượng cao. Các điện cực được và gói đèn LED và cách thành phần điện tử đều nằm trong vỏ bọc an toàn. Một lớp vật liệu giữa LED và tản nhiệt đảm bảo rằng không có dòng điện nào có thể rò rỉ vào tản nhiệt.
Chống rung – Nếu bạn nhìn vào hình ảnh của đèn LED ở đầu trang, bạn sẽ nhận thấy rằng các điện cực được bọc trong lớp nhựa acrylic trong suốt. Không có dây tóc bóng đèn do đó, đèn LED có khả năng chống rung động. Nhiều người sử dụng ôtô, xe gắn máy và các thiết bị đi lại đã chuyển qua sử dụng đèn LED vì ưu điểm này.
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, …
7. Lời kết
Nhờ sự phát triển của công nghệ đèn LED trong việc kiểm soát ánh sáng, và hiểu biết về ánh sáng tác động như thế nào lên cơ thể con người. Người ta đang áp dụng các công nghệ chiếu sáng nhân tạo để cải thiện sức khỏe của mọi người đang hoạt động dưới ánh đèn.
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.
