Đèn LED là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn LED | LEDMINO
Đèn LED là gì ? – Bạn đã biết cấu tạo và nguyên tắc hoạt động giải trí của loại đèn cực thông dụng này chưa ?
Mục lục
1. Đèn LED là gì?
Đèn LED là gì ? Chúng ta đã quá quen thuộc với cụm từ “ đèn LED ” nhưng chưa chắc đã biết những ý nghĩa phía sau nó. Trên thực tiễn, “ LED ” là viết tắt của cụm từ “ Light Emitting Diode ” trong tiếng Anh – có nghĩa là điốt bức xạ ánh sáng hay điốt phát quang .
1.1. Bản chất của đèn LED
Bản chất của đèn LED là một điốt được tạo ra từ sự kết hợp giữa 2 khối bán dẫn: 1 khối bán dẫn loại P và 1 khối bán dẫn loại N. Trong đó, kênh P sẽ chứa lỗ trống điện tích dương, kênh N chứa điện tử điện tích âm.
1.2. Cấu tạo của đèn LED
Tiếp giáp P-N sẽ tạo ra một dòng điện truyền từ kênh P. đến kênh N. Sự gặp gỡ của những điện tích dương và điện tích âm sẽ tạo ra những electron và sinh ra bức xạ ánh sáng. Màu sắc của ánh sáng sẽ phụ thuộc vào vào những chất bán dẫn khác nhau có trong đèn LED .
1.3. Các loại đèn LED
Như vậy, tất cả chúng ta đã hiểu đèn LED là gì và thực chất của loại bóng đèn này. Tùy theo dải hiệu suất mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể phân đèn LED ra làm 3 loại chính :
A. Đèn LED cỡ nhỏ
Đèn LED cỡ nhỏ được phong cách thiết kế cho nhu yếu chiếu sáng cục bộ. Loại đèn LED nhỏ này sử dụng dòng điện từ 2-20 mA và điện áp từ 1,5 – 3V .
B. Đèn LED cỡ trung
Có nhiều kích cỡ đèn LED khác nhau cho người mua lựa chọn
Đèn LED cỡ trung thường được thấy trong đèn chiếu hậu, những biển báo giao thông vận tải, … Đèn LED loại này có cấu tạo gồm có chip 4 chân và chân cắm và sử dụng dòng điện khoảng chừng 100 mA. Thiết kế này giúp thuận tiện hàn vào bảng mạch với nhiều LED khác nhau, đồng thời giúp tản nhiệt tốt hơn .
C. Đèn LED cỡ lớn
Đèn LED cỡ lớn hay còn gọi là HP LED thường được sử dụng trong những thiết bị chiếu sáng trong nhà, ngoài trời và những bóng đèn trang trí. HP LED có hiệu suất rất lớn và mức độ tiêu thụ dòng điện lên đến vài Ampe. Do đó, để đèn không bị hỏng tất cả chúng ta cần phối hợp cùng với một bộ tỏa nhiệt loại tốt .
2. Cấu tạo của đèn LED
Đèn LED có cấu tạo như thế nào và gồm những bộ phận đơn cử nào ? Dưới đây là cấu tạo đèn LED – một trong những thiết bị chiếu sáng hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí nhất lúc bấy giờ .
2.1. Mạch in
Mạch in được sử dụng để gắn chip nối của đèn LED. Đây là bộ phận không hề thiếu và góp thêm phần quyết định hành động độ bền của bóng đèn. Mạch in của đèn LED thường được làm bằng nhôm hoặc gốm – những vật tư có vận tốc tản nhiệt nhanh để nâng cao tuổi thọ của bóng đèn .
Cấu tạo mạch in của đèn LED
Ngoài ra, độ bền của đèn LED còn phụ thuộc vào rất lớn vào mối hàn giữa mạch in và chip LED. Trong 1 số ít trường hợp bóng đèn LED không phát sáng sau một thời hạn sử dụng hoàn toàn có thể là do mối hàn này bị hở hoặc bị đứt do oxi hóa .
2.2. Chip LED
Con chip chính là trái tim và là bộ phận đặc trưng cấu tạo nên những bóng đèn LED. Trong chip LED sẽ có những chất giúp tạo ra tiếp giáp P-N để sinh ra bức xạ ánh sáng với những sắc tố khác nhau. Thành phần tạp chất chính là yếu tố quyết định hành động sắc tố của đèn LED. Nếu muốn đèn LED hoạt động giải trí tốt thì chip LED – hay thành phần phát sáng LED phải đang trong thực trạng hoạt động giải trí tốt .
2.3. Bộ nguồn
Bộ nguồn là thiết bị nối giữa đèn LED với nguồn điện, cáp nguồn cần được lựa chọn có tuổi thọ tương đương với tuổi thọ của bóng đèn. Bộ nguồn sẽ cung ứng nguồn điện cũng như bảo vệ sự không thay đổi về điện áp, tránh thực trạng đèn bị chập điện và cháy bóng .
A. Bộ nguồn đèn LED
Đối với những loại đèn LED hiệu suất thấp, bộ nguồn thường gồm có 1 nguồn áp phối hợp với 1 điện trở. Tuy nhiên, những loại đèn LED hiệu suất cao, bạn cần tạo một nguồn dòng để bảo vệ đèn LED hoạt động giải trí không thay đổi. Bên cạnh đó, nên lựa chọn những linh phụ kiện hạng sang để sản xuất bộ nguồn nhằm mục đích bảo vệ thời hạn hoạt động giải trí tương tự với đèn LED – thiết bị có độ bền khá cao .
B. Bộ phận tản nhiệt
Không phải toàn bộ những loại đèn LED đều cần bộ phận tản nhiệt, tuy nhiên, đây là phần không hề thiếu trong cấu tạo đèn LED siêu sáng có hiệu suất lớn. Với những đèn LED hiệu suất cao, phần tản nhiệt sẽ giúp hạ nhiệt độ của những tinh thể phát sáng nhanh nhất, giúp đèn LED không bị hỏng vì quá nóng. Nếu không có bộ phận tản nhiệt, những bóng đèn LED hiệu suất lớn sẽ có hiện tượng kỳ lạ “ già bóng ”, làm giảm hiệu suất và năng lực phát sáng .
2.5. Vỏ đèn
Vỏ đèn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ bóng đèn LED. Lớp vỏ thường được cấu tạo bởi những vật tư có độ chắc như đinh và độ bền cao như : nhựa hạng sang, kim loại tổng hợp nhôm, … giúp hạn chế hư hỏng do những lực tác động ảnh hưởng bên ngoài. Ngoài ra, để tăng cường năng lực bảo vệ, những bóng đèn LED sử dụng ngoài trời còn được trang bị thêm những công nghệ tiên tiến chống bụi, chống nước, chính sách tản nhiệt chuyên sử dụng, …
Vỏ vừa có công dụng bảo vệ, lại vừa nâng cao tính nghệ thuật và thẩm mỹ của đèn LED
Bên cạnh chức năng bảo vệ, vỏ đèn còn là bộ phận quyết định tính thẩm mỹ của thiết bị chiếu sáng này. Những công trình thiết kế hiện đại không chỉ yêu cầu về công năng sử dụng mà còn phải đáp ứng nhu cầu về hình thức và phong cách bố trí. Chính vì vậy, các nhà sản xuất rất chú trọng thiết kế vỏ đèn với nhiều mẫu mã, màu sắc, kích thước rất phong phú, đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng.
Trên đây là những bộ phận cấu tạo đèn LED chiếu sáng cơ bản nhất. Rõ ràng tất cả chúng ta thấy cấu tạo đèn LED không quá phức tạp, tuy nhiên mỗi bộ phận cần phân phối những tiêu chuẩn khắc nghiệt về kỹ thuật để mang lại hiệu suất cao chiếu sáng tốt và độ bền cao nhất .
3. Nguyên lý hoạt động của đèn LED
Chúng ta đã khám phá được đèn LED là gì, có cấu tạo như thế nào. Dựa trên đặc thù và cấu tạo, bạn đã hiểu được nguyên tắc hoạt động giải trí của đèn LED chưa ? Hãy cùng tìm hiểu và khám phá qua những thông tin sau nhé !
>> Tim hiểu thêm: Ưu nhược điểm của đèn Led khi so sánh với đèn truyền thống
Nguyên lý tạo ra ánh sáng
Hoạt động của đèn LED sẽ dựa trên công nghệ tiên tiến bán dẫn trải qua việc sử dụng chip LED để phát sáng. Như tất cả chúng ta đã nghiên cứu và phân tích ở trên, đèn LED có cấu tạo gồm 1 khối bán dẫn TT và 2 cực âm – dương được tách ra từ 2 khối bán dẫn này .
Hai cực âm – dương ( P. và N ) của đèn LED đóng vai trò là cầu nối của dòng điện. Dòng điện từ nguồn sẽ bị lôi cuốn bởi mặt tiếp giáp P-N, từ đó tiến lại gần nhau và tạo thành những nguyên tử trung hòa. Quá trình này sẽ tạo ra những bức xạ điện từ và sau đó giải phóng nguồn năng lượng, giúp bóng đèn phát sáng. Trong quy trình đó, lớp vỏ nhựa bao quanh khối bán dẫn sẽ đóng vai trò xu thế ánh sáng phát ra ( tựa như như một lăng kính ) .
Theo nguyên tắc này, ánh sáng của đèn LED được tạo ra nhờ sự tương tác trong khối bán dẫn theo nguyên tắc vật lý. Chính vì thế, đèn LED rất tiết kiệm ngân sách và chi phí điện năng và trở thành thiết bị chiếu sáng được yêu thích nhất lúc bấy giờ .
Nguyên lý quyết định màu sắc ánh sáng của đèn LED
Chúng ta thường thấy những bóng đèn LED có sắc tố khác nhau, vô cùng phong phú và thích mắt. Vậy điều gì giúp tạo ra những dãy ánh sáng đa màu như vậy ?
– Yếu tố quyết định hành động sắc tố ánh sáng đèn LED
Yếu tố nào quyết định hành động ánh sáng của đèn LED ?
Yếu tố quyết định hành động sắc tố của đèn LED chính là những loại tạp chất ( hay chất bán dẫn ) có trong bóng đèn. Thành phần và liều lượng tạp chất sẽ quyết định hành động sắc tố của ánh sáng. Như vậy, những đơn vị sản xuất sẽ vận dụng nguyên tắc này để tạo ra những bóng đèn LED có sắc tố khác nhau .
– Làm sao để tạo ra những sắc tố khác nhau của đèn LED
Cụ thể, ánh sáng của đèn LED mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường sẽ do mức năng lượng ánh sáng quyết định. Năng lượng ánh sáng này được tạo ra do sự kết hợp giữa lỗ trống P và điện tử N. Nếu khoảng cách giữa 2 yếu tố này càng lớn thì năng lượng càng cao.
Những màu sắc ánh sáng có năng lượng cao nhất là: tím, xanh dương,… và những màu sắc có năng lượng thấp nhất là: đỏ, cam,… Thông thường, nhà sản xuất sẽ tạo ra đèn LED với các gam màu cơ bản như: xanh, đỏ,… và kết hợp nhiều chip màu khác nhau để tạo nên các sản phẩm đèn LED nhiều màu.
– Ánh sáng trắng – sự tích hợp đặc biệt quan trọng của nguyên tắc đèn LED
Nhiều người nhầm tưởng ánh sáng trắng là sắc tố nguyên bản của đèn LED nhưng trong thực tiễn điều này không đúng. Để tạo ra ánh sáng trắng, những nhà phân phối sẽ phối hợp giữa những màu cơ bản như xanh lá, đỏ, xanh dương lại với nhau. 3 con chip khác màu sẽ được sử dụng với tỷ suất thường thì là : 69 % màu xanh lá, 21 % màu đỏ và 10 % màu xanh dương để tạo ra ánh sáng trắng .
Để tạo ra ánh sáng trắng, phải kết hợp các chip LED màu cơ bản với nhau
Ngoài ra, một giải pháp khác để có được màu trắng của đèn LED là sử dụng phốt pho ( bột huỳnh quang ). Cụ thể, những nhà phân phối sẽ vận dụng 1 số ít giải pháp như :
- Phủ một lớp phốt pho Nd YAG có màu vàng lên chip LED màu xanh dương
- Phủ một lớp phốt pho YAN bước sóng 555nM lên chip LED lên tinh thể xanh dương bước sóng 460nM, sau đó dùng thấu kính để kết hợp màu vàng và xanh dương tạo ra màu sắc của ánh sáng trắng.
>> Tìm hiểu thêm: Ứng dụng công nghệ đèn Led vào trong đời sống
Trên đây là những thông tin giúp giải đáp những vướng mắc : đèn LED là gì, cấu tạo và hoạt động giải trí như thế nào ? Hy vọng những thông tin trên sẽ giúp bạn hiểu được quá trình tạo ra được những bóng đèn đầy sắc tố, bền chắc và cực kỳ tiết kiệm chi phí điện này .
Source: https://thevesta.vn
Category: Bản Tin
