NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN LED

LED (Light Emitting Diode), điốt phát quang, là một linh kiện bán dẫn thể rắn có thể chuyển đổi trực tiếp điện năng thành ánh sáng. Tâm điểm của đèn LED là chip bán dẫn. Chip bán dẫn thường được gắn vào giá đỡ, một đầu là cực âm, đầu còn lại nối với cực dương của bộ nguồn, và Chip LED được bao bọc toàn bộ bởi lớp nhựa epoxy. 

Phần lõi của điốt phát sáng là một tấm wafer bán dẫn được cấu tạo bởi hai phần, một phần là chất bán dẫn loại P, trong đó chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương, và đầu kia là chất bán dẫn loại N, chứa điện tử tự do. Nhưng khi hai chất bán dẫn này được kết nối với nhau, một mối nối PN được hình thành giữa chúng. Khi dòng điện tác động lên chip qua dây dẫn, các electron sẽ bị đẩy đến vùng P, nơi các electron và lỗ trống kết hợp lại, sau đó phát ra năng lượng dưới dạng photon, đây là nguyên lý phát ra ánh sáng của đèn LED. Bước sóng của ánh sáng là màu của ánh sáng, và được xác định bởi vật liệu tạo thành tiếp giáp PN. 

Vì đèn LED không tỏa nhiệt cao nên chuyển hóa năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng là tối đa, trong khi đèn thông thường chuyển hóa nhiều năng lượng điện thành năng lượng nhiệt. Khi nhiệt lượng lớn tạo nên sự hao phí. Ngược lại, đèn LED chiếu sáng sẽ tiết kiệm năng lượng hơn.

Ban đầu, đèn LED được chỉ được sử dụng làm nguồn sáng chỉ thị cho các dụng cụ và máy đo ánh sáng. Sau đó, đèn LED với nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau được sử dụng rộng rãi trong đèn tín hiệu giao thông và màn hình hiển thị diện tích lớn, mang lại lợi ích kinh tế và xã hội cao. Lấy một ví dụ về đèn giao thông màu đỏ 12 inch. Ở Hoa Kỳ, đèn sợi đốt 140 watt tuổi thọ cao, hiệu suất thấp ban đầu được sử dụng làm nguồn sáng, tạo ra 2000 lumen ánh sáng trắng. Sau khi đi qua bộ lọc màu đỏ, ánh sáng bị mất đi 90%, chỉ còn lại 200 lumen ánh sáng đỏ. Còn với đèn LED thì để tạo được ánh sáng như trên thì đơn giản hơn rất nhiều chỉ cần một đèn Lumileds sử dụng 18 nguồn sáng LED đỏ, tiêu thụ tổng cộng 14 watt điện, bao gồm cả tổn hao mạch, là đã có thể để tạo ra được hiệu ứng ánh sáng tương tự. Một trong những ứng dụng quan trọng của đèn LED chính là đèn tín hiệu ô tô.

Để chiếu sáng không gian chung, con người cần nguồn sáng trắng nhiều hơn. Năm 1998, đèn LED trắng đã được phát triển thành công. Đèn LED này được tạo ra bằng cách gói các chip GaN và Yttrium Aluminium Garnet (YAG) lại với nhau. Chip GaN phát ra ánh sáng xanh lam (λp = 465nm, Wd = 30nm) và phốt pho YAG chứa Ce3 + được tạo ra bằng quá trình nung kết ở nhiệt độ cao bị kích thích bởi ánh sáng xanh này và phát ra ánh sáng vàng với cực đại là 550nm. Nền LED màu xanh lam được lắp đặt trong một hốc phản quang hình bát, được phủ một lớp nhựa mỏng trộn YAG, khoảng 200-500nm. Một phần ánh sáng xanh do đế LED phát ra sẽ bị hấp thụ bởi phốt pho, và phần khác của ánh sáng xanh lam được trộn với ánh sáng vàng do phốt pho phát ra để thu được ánh sáng trắng. Đối với đèn LED trắng InGaN / YAG, bằng cách thay đổi thành phần hóa học của YAG phosphor và điều chỉnh độ dày của lớp phosphor, có thể thu được ánh sáng trắng có nhiều màu khác nhau với nhiệt độ màu từ 3500-10000K. Phương pháp thu ánh sáng trắng qua đèn LED xanh này có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, công nghệ cao nên được sử dụng phổ biến nhất.
Vào những năm 1960, các nhà khoa học và công nghệ đã sử dụng nguyên lý ánh sáng tiếp giáp bán dẫn PN để phát triển điốt phát quang LED. Đèn LED được phát triển vào thời điểm đó được làm bằng GaASP và màu phát ra ánh sáng của nó là màu đỏ. Sau gần 30 năm phát triển, đèn LED đã trở nên rất quen thuộc với chúng ta. Nó có thể phát ra màu đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh lam và các màu khác. Tuy nhiên, đèn LED ánh sáng trắng dùng để chiếu sáng chỉ mới được phát triển trong hai năm trở lại đây.

Hi vọng với những chia sẻ trên Bạn sẽ có thêm những kiến thức hữu ích về đèn LED. Nếu còn những thắc mắc Bạn có thể comment bên dưới hoặc gọi đến số Hotline của chúng tôi để được giải đáp chi tiết nhất.

____________________

Liên hệ ngay với EUROSUPER để được tư vấn về giải pháp chiếu sáng

Tổng đài Hotline CSKH: 086 527 6188

Miền Bắc: 02473034566

Miền Trung: 02367034566

Miền Nam: 02873034566