LED là gì? LED nghĩa là Light Emitting Diode (Diod phát quang), cấu tạo đèn led chiếu sáng nhờ 2 điện cực bằng bán dẫn. Nguyên lý hoạt động đèn Led dựa vào sự tương tác giữa điện tử và lỗ trống gặp nhau.

 

 

ĐÈN LED LÀ GÌ?

 

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phát quang), là các diod có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Công nghệ LED là công nghệ chiếu sáng bằng 2 điện cực với sự hỗ trợ của các loại vật liệu bán dẫn và công nghệ nano.

 

Cũng giống như Diod, LED được cấu tạo từ 1 khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Trong hai khối bán dẫn, một khối chứa các điện tử điện tích âm và khối còn lại mang những lỗ trống điện tích dương. Khi chúng gặp nhau, các điện tích âm và dương kết hợp với nhau, tạo ra các electron giải phóng năng lượng dưới dạng lượng tử ánh sáng.

 

Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng nguồn điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc và bộ điều khiển đi kèm.

 

CÔNG NGHỆ CHIẾU SÁNG DÙNG ĐÈN LED?

 

Đèn LED ứng dụng trên xe hơi

 

Gần như toàn bộ các hãng xe hơi trên thế giới đều đã trang bị toàn bộ đèn trên những chiếc xe hơi của mình bằng đèn LED. Đèn LED cho phép các nhà thiết kế xe hơi thoải mái tạo hình và trang trí những sản phẩm ruột của mình. Tuy nhiên, vì một vài lý do khác mà đèn LED lại được dùng chủ yếu với mục đích trang trí, dùng làm đèn xi nhan hay đèn báo hiệu phanh, đèn báo nhiên liệu và khởi động.

 

Đèn LED ứng dụng trên các thiết bị điện tử gia dụng

 

Đèn LED mới được nhắc tới trong khoảng 5 năm trở lại đây trên thị trường trong nước, tuy nhiên bạn lại không hề biết rằng chúng ta đã được tiếp xúc với nó trước cả mốc 5 năm. Bởi đèn LED đã được ứng dụng trong tủ lạnh, lò vi sóng, bàn là, điều khiển ti vi, tivi… Đó chính là những mắt LED nhỏ nhắn lắp ở đầu điều khiển, ở góc tivi, ở đằng sau tủ lạnh, ở trên thân lò vi sóng, bàn là dùng để báo hiệu có hay không nguồn điện trong thiết bị. Các bạn có để ý rằng gần như không có chuyện các đèn báo tín hiệu này hỏng, ngay cả khi thiết bị của chúng ta được mang đi sửa chữa rất nhiều lần. Điều này cho thấy độ bền của đèn LED được chứng thực.

 

Đèn LED ứng dụng chiếu sáng trang trí các công trình lớn

 

Ưu điểm của ánh sáng đèn LED là tạo nên nguồn sáng mạnh, có khả năng lan tỏa đi xa và màu sắc thì đa dạng, vì vậy người ta dùng đèn LED chiếu sáng vào trang trí các công trình xây dựng lớn và các biểu tượng của một vùng đất như tượng đài. Ánh sáng chiếu đa diện và màu sắc sẽ khiến những tác phẩm nghệ thuật khoác lên mình một vẻ đẹp khác khi về đêm. Các công trình lớn sẽ rực rỡ hơn, nổi bật hơn và lung linh hơn với hàng vạn, hàng ngàn bóng đèn chiếu sáng, trang trí lấp lánh.

 

Ngoài ra đèn LED đang được ứng dụng trong công nghệ thẩm mỹ làm đẹp và trong ngành khoa học vũ trụ, khoa học nông nghiệp, ngư nghiệp, y tế. Bước đầu nghiên cứu đạt được một vài thành quả hết sức tốt đẹp tạo đà cho sự phát triển hơn nữa với nhiều thành công hơn nữa.

 

CẤU TẠO ĐÈN LED CHIẾU SÁNG

 

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.

 

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN LED

 

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

 

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.