Tìm hiểu về đèn led – Nguyên lý hoạt động của đèn led

Spread the love

Đèn LED là một trong những phát minh đơn giản với tiềm năng lớn để thay đổi ngành chiếu sáng đến một tầm cao mới. Bạn không biết nhiều về chúng đúng không? Dưới đây là ba điều quan trọng bạn nên biết để có được một nên tảng bên dưới thì bạn nên biết rằng: LED là viết tắt của diode phát sáng.

Một diode là một thiết bị điện hoặc thành phần với hai điện cực một cực dương và một cực âm thông qua đó dòng điện – đặc trưng chỉ theo một hướng thông qua cực dương và qua cực âm. Điốt thường được làm từ các vật liệu bán dẫn như silicon hoặc selen – các chất dẫn điện trong một số trường hợp chứ không phải ở các điện khác.

Đèn led là gì?

Một diode phát sáng là một thiết bị bán dẫn sẽ phát ra ánh sáng và dẫn điện khi một dòng điện đi qua nó. Nó cơ bản là đối diện của một tế bào quang điện (một thiết bị chuyển đổi ánh sáng khả kiến ​​thành dòng điện).

Đèn Led
Đèn Led

Bạn có biết không? Có một thiết bị tương tự với đèn LED gọi là IRED (Diode phát hồng ngoại). Thay vì ánh sáng khả kiến, thiết bị IRED phát ra năng lượng IR khi dòng điện chạy qua chúng.

Đèn LED hoạt động như thế nào?

Nó thực sự đơn giản thực sự, và rất rẻ để sản xuất … đó là lý do tại sao có rất nhiều hứng thú khi đèn LED lần đầu tiên được phát minh !

Chi tiết kỹ thuật: Đèn LED bao gồm hai loại vật liệu bán dẫn (loại p và loại n). Cả hai loại vật liệu loại p và n, còn được gọi là vật liệu extringent, đã được pha tạp (nhúng vào một chất gọi là “tác nhân doping”) để thay đổi một chút tính chất điện của chúng từ dạng tinh khiết, không thay đổi hoặc “nội tại” (i-type).

Các vật liệu loại p và loại n được tạo ra bằng cách đưa vật liệu gốc vào nguyên tử của nguyên tố khác. Những nguyên tử mới này thay thế một số nguyên tử hiện có trước đó và trong quá trình đó, thay đổi cấu trúc vật lý và hóa học. Các vật liệu loại p được tạo ra bằng cách sử dụng các nguyên tố (chẳng hạn như boron) có ít electron hóa trị hơn so với vật liệu nội tại (thường là silic). Các vật liệu loại n được tạo ra bằng cách sử dụng các nguyên tố (như phốt pho) có nhiều electron hóa trị hơn là vật chất bên trong (đôi khi là silic). Hiệu ứng ròng là việc tạo ra một điểm nối pn với các thuộc tính thú vị và hữu ích cho các ứng dụng điện tử. Những thuộc tính đó là chính xác phụ thuộc chủ yếu vào điện áp bên ngoài được áp dụng cho mạch (nếu có) và hướng của dòng điện (tức là phía nào, kiểu p hoặc kiểu n)

Cấu tạo và kỹ thuật của đèn Led
Cấu tạo và kỹ thuật của đèn Led

Áp dụng các chi tiết kỹ thuật cho đèn LED:

Khi một diode phát sáng (LED) có nguồn điện áp được kết nối với cực dương trên cực dương và mặt âm trên cực âm, dòng điện sẽ chảy (và ánh sáng sẽ phát ra, một điều kiện được gọi là độ lệch về phía trước). Nếu đầu dương và âm của nguồn điện áp được kết nối nghịch (dương với cực âm và âm cực dương), dòng điện sẽ không chảy (điều kiện được gọi là độ lệch ngược). Chuyển tiếp thiên vị cho phép dòng điện chạy qua đèn LED và làm như vậy, phát ra ánh sáng. Đảo ngược thiên vị ngăn dòng điện chạy qua đèn LED (ít nhất là cho đến một điểm nhất định mà nó không thể giữ dòng điện tại vịnh – được gọi là điện áp nghịch đảo đỉnh – một điểm nếu đạt tới, sẽ làm hỏng thiết bị một cách không thể phục hồi).

Trong khi tất cả điều này nghe có vẻ cực kỳ kỹ thuật, lấy đi quan trọng cho người tiêu dùng là đèn LED đã thay đổi cảnh quan chiếu sáng cho tốt hơn, và các ứng dụng thực tế của công nghệ này gần như vô hạn.

Cấu tạo bóng đèn led

Mạch in của đèn LED siêu sáng

Để bóng LED đạt độ bền tối đa thì thiết bị không thể thiếu đó chính là mạch in. Do vậy mạch in rất được chú trọng trong chi tiết lắp ráp vào sản phẩm đèn LED và được cấu tạo từ nhôm, gốm giúp đèn có công suất trung bình và lớn tản nhiệt nhanh hơn.

Mạch điện của đèn Led
Mạch điện của đèn Led

Chip LED – Trái tim của Bóng Đèn LED

Có thể nói để Đèn LED chiếu sáng thì chip LED phải hoạt động, trong chip LED chứa 1 chíp bán dẫn có pha các tạp chất tạo ra tiếp giáp P-N. Kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử. Bắt đầu hoạt động dòng điện bên A-nốt (P) đến K-ốt (N) sẽ được các điện tử lấp đầy chỗ trống sẽ sản sinh ra bức xạ ánh sáng. Tùy thuộc vào cấu tạo các chất bán dẫn mà Đèn LED sẽ chiếu ra ánh sáng có màu sắc khắc nhau.

Cáp nguồn cung cấp điện cho bóng LED siêu sáng

Thông thường bộ cáp nguồn nối dòng điện cung cấp cho đèn phải được chọn bằng những loại cao cấp nhất, bởi tuổi thọ của Đèn LED chiếu sáng rất cao, nếu trong thời gian sử dụng khi bóng vẫn hoạt động tốt mà dây nguồn gặp sự cố thì rất khó sửa chữa, thay mới. Nên dây nguồn phải đảm bảo đảm được điện áp ổn định phù hợp để cung cấp cho Đèn chiếu sáng và tuổi thọ dây tương đương với đèn.

Cáp nguồn đèn Led dây
Cáp nguồn đèn Led dây

Tản nhiệt cho đèn LED trang trí

Tích hợp bộ phận tản nhiệt trên Đèn LED trang trí nhằm đưa phần tinh thể phát sáng xuống nhiệt độ thấp nhanh nhất. Để khi Đèn LED công suất lớn hoạt động thì phần tử LED sẽ không bị già đi, hiệu suất phát sáng không giảm đi và tuổi thọ được kéo dài lâu hơn.

Lớp vỏ bảo vệ của bóng Đèn LED

Để đảm bảo bóng Đèn LED hoạt động tốt nhất thì lớp vỏ bảo vệ đóng vai trò cực kì quan trọng. Vỏ phải có cấu tạo chắc chắn bằng những hợp kim nhôm chuyên dụng, nhựa cao cấp, nếu là Đèn LED ngoài trời thì phải trang bị thêm công nghệ IP66 chống nước hoàn hảo, chống bám bụi, các tác động ngoại lực bên ngoài và khả năng tản nhiệt cũng phải chú ý nhiều ở giai đoạn này.

Ngoài mục tiêu bảo vệ ra, lớp vỏ còn đóng vai trò như bộ mặt chiếc Đèn LED. Có được chọn lựa hay không? Đều tùy thuộc vào vẻ ngoài của chiếc vỏ, nên thông thường vỏ đèn LED rất được các nhà sản xuất chú trọng từng giai đoạn sản xuất. Kiểu dáng và màu sắc bên ngoài luôn tinh tế, sang trọng, bắt mắt làm mê hoặc người dùng.

Nguyên lý hoạt động của đèn led

Một diode phát sáng là nguồn sáng bán dẫn hai chiều. Nó là diode nối tiếp phát ra ánh sáng khi được kích hoạt. Khi điện áp thích hợp được áp dụng cho các đạo trình, các electron có thể tái kết hợp với các lỗ electron trong thiết bị, giải phóng năng lượng dưới dạng photon. Hiệu ứng này được gọi là phát quang điện, và màu của ánh sáng (tương ứng với năng lượng của photon) được xác định bởi khoảng cách băng năng lượng của chất bán dẫn.

Làm việc trong một nutshell:

  • Vật liệu được sử dụng trong đèn LED về cơ bản là nhôm-gallium-arsenide (AlGaAs). Trong trạng thái ban đầu của nó, các nguyên tử của vật liệu này được liên kết chặt chẽ. Nếu không có các electron tự do, việc dẫn điện trở thành không thể ở đây.
  • Bằng cách thêm một tạp chất, được gọi là doping, các nguyên tử phụ được giới thiệu, làm xáo trộn hiệu quả sự cân bằng của vật liệu.
  • Những tạp chất này dưới dạng nguyên tử bổ sung có thể cung cấp các electron tự do (N-type) vào hệ thống hoặc hút một số electron đã tồn tại từ các nguyên tử (P-Type) tạo ra “lỗ hổng” trong quỹ đạo nguyên tử. Theo cả hai cách, vật liệu được dẫn điện hơn. Do đó trong ảnh hưởng của dòng điện trong loại vật liệu N, các electron có thể di chuyển từ cực dương (dương) đến cực âm (âm) và ngược lại trong loại vật liệu P. Do tính chất của chất bán dẫn, dòng điện sẽ không bao giờ di chuyển theo hướng ngược lại trong các trường hợp tương ứng.
  • Từ lời giải thích trên, rõ ràng là cường độ ánh sáng phát ra từ nguồn (LED trong trường hợp này) sẽ phụ thuộc vào mức năng lượng của photon phát ra, do đó sẽ phụ thuộc vào năng lượng được giải phóng bởi các electron nhảy vào giữa quỹ đạo nguyên tử của vật liệu bán dẫn.
  • Chúng ta biết rằng để làm cho một electron bắn từ quỹ đạo thấp hơn đến quỹ đạo cao hơn mức năng lượng của nó là cần thiết để được nâng lên. Ngược lại, nếu các electron được tạo ra từ mức cao hơn đến các obitan thấp hơn, thì năng lượng logic phải được giải phóng trong quá trình này.
  • Trong đèn LED, các hiện tượng trên được khai thác tốt. Đáp lại kiểu doping của loại P, các electron trong LED di chuyển bằng cách rơi từ quỹ đạo cao hơn xuống các obitan thấp hơn giải phóng năng lượng dưới dạng photon tức là ánh sáng. Các quỹ đạo này xa hơn nhau, cường độ của ánh sáng phát ra càng lớn.

Các bước sóng khác nhau liên quan đến quá trình xác định các màu khác nhau được tạo ra từ các đèn LED. Do đó, ánh sáng phát ra bởi thiết bị phụ thuộc vào loại vật liệu bán dẫn được sử dụng.

Ánh sáng hồng ngoại được tạo ra bằng cách sử dụng Gallium Arsenide (GaAs) làm chất bán dẫn. Ánh sáng đỏ hoặc vàng được tạo ra bằng cách sử dụng Gallium-Arsenide-Phosphorus (GaAsP) làm chất bán dẫn. Ánh sáng đỏ hoặc xanh lục được tạo ra bằng cách sử dụng Gallium-Phosphorus (GaP) làm chất bán dẫn. Và điều này có thể áp dụng để khai thác cho việc trồng cây trong môi trường ánh sáng nhân tạo là loại đèn quang hợp cho cây trồng trong nhà để có thể giúp cây phát triển.

Lợi ích của đèn led đem lại

LED cung cấp nhiều lợi thế cho các chuyên gia chiếu sáng và những người hưởng lợi cuối cùng của hệ thống chiếu sáng LED – từ các cá nhân sáng tạo đến các doanh nghiệp sáng tạo đến các thành phố và quốc gia có tầm nhìn xa trông rộng:

Lợi ích của đèn Led
Lợi ích của đèn Led
  • Mức độ sáng và cường độ cao – Đèn LED tạo ra sản lượng lumen cao, đảm bảo độ sáng của ánh sáng trắng và màu.
  • Phạm vi đặc biệt – Màu sắc, màu sắc động và đèn LED ánh sáng trắng có thể điều chỉnh có thể tạo ra hàng triệu màu hoặc dải nhiệt độ màu – cực kỳ chính xác – không có gel hoặc bộ lọc.
  • Tiết kiệm năng lượng – Ánh sáng LED có thể tiết kiệm năng lượng gấp 5 lần so với các nguồn sáng và đèn halogen – cắt giảm chi phí trong khi giảm tác động môi trường.
  • Yêu cầu điện áp thấp và hiện tại – Hệ thống chiếu sáng LED cung cấp cài đặt và sử dụng đơn giản, linh hoạt.
  • Nhiệt bức xạ thấp – Vì đèn LED không phát ra bức xạ hồng ngoại, chúng có thể được lắp đặt trong các khu vực nhạy cảm với nhiệt độ, gần người và vật liệu, và trong những không gian nhỏ nơi nhiệt thu thập có thể nguy hiểm.
  • Độ tin cậy cao – Đèn LED có thể hoạt động ở nhiệt độ lạnh hơn và chịu được va đập và rung động, khiến chúng phù hợp với môi trường khắc nghiệt hoặc những khu vực khó tiếp cận. Đèn LED không có các bộ phận chuyển động của sợi có thể bị hỏng hoặc hỏng.
  • Không có tia UV hoặc bức xạ hồng ngoại – Vì đèn LED không phát ra tia UV có hại có thể làm suy giảm vật liệu hoặc làm mờ sơn và thuốc nhuộm, chúng lý tưởng để sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ, bảo tàng và phòng trưng bày nghệ thuật.
  • Tuổi thọ nguồn dài – LED mang lại tuổi thọ hữu ích lâu hơn đáng kể so với các nguồn sáng thông thường, làm giảm chi phí bất tiện khi bảo trì và thay thế.
  • Điều khiển dễ dàng – Đèn LED có thể được điều khiển kỹ thuật số (và tự động) để đạt hiệu quả và linh hoạt tối đa.

Các loại bóng đèn led chiếu sáng tiết kiệm điện

  • Đèn tuýp LED: Đây là loại đèn được cải tiến để thay thế các đèn huỳnh quang truyền thống, hoạt động dựa trên khả năng phát sáng của các diot phát quang. Ưu điểm của các sản phẩm tuýp LED này là tiết kiệm nguồn điện năng sử dụng lên tới 66% so với các loại đèn sợi đốt, đèn chiếu sáng thông thường.

    Đèn tuýt Led
    Đèn tuýt Led
  • Đèn LED Panel: Được sử dụng chiếu sáng quen thuộc hiện nay thay cho bóng đèn sợi đốt, huỳnh quang…
    Đèn Led ở dạng Panels
    Đèn Led ở dạng Panels

    Ưu điểm vượt trội trong chiếu sáng của đèn LED Panel là: cho ánh sáng tốt, mày sắc ánh sáng đa dạng, tiết kiệm điện năng, có độ hoàn màu tốt đặc biệt là sự chiếu sáng bền bỉ. Đối với đèn Panel được thiết kế đáp ứng linh hoạt các nhu cầu trong chiếu sáng, sự tiện lợi đó tạo nên không gian sinh hoạt và làm việc sang trọng.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *