Đèn LED là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của chúng

Có thể thấy rằng, trong thời gian gần đây, đèn LED đang dần thể hiện được vai trò quan trọng của mình trong xã hội. Không chỉ được sử dụng trong việc chiếu sáng, chúng còn được ứng dụng rất nhiều trong một số lĩnh vực như: y học, quảng cáo, công nghệ,…

Vậy đèn LED là gì ? Chúng đưa đến cho cuộc sống con người ngày nay những tiện ích tuyệt vời như thế nào ? Bài viết dưới đây sẽ giúp cho bạn hiểu rõ những thông tin cụ thể và rõ ràng nhất về đèn LED.

Đèn LED là gì?

Hầu hết mọi người đều biết đến đèn LED. Nhưng không phải ai cũng thực sự hiểu rõ về cấu tạo chung cũng như chức năng của chúng.

Đèn LED là gì ? Đèn LED là thiết bị chiếu sáng mang công nghệ LED, trong đó từ khóa “LED” được viết tắt từ cụm tiếng Anh Light Emitting Diode nghĩa là đi ốt phát quang. Các đi ốt này được chứa trong con chip bán dẫn, các điện tử trong chíp sẽ hoạt động khi có nguồn điện chạy qua lấp đầy chỗ trống sinh ra các bức xa ánh sáng. Có 3 loại chip LED được sử dụng nhiều nhất hiện nay: DIP, SMD và COB.

Có rất nhiều loại đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng với các sắc màu khác nhau do cấu tạo của các chất bán dẫn khác nhau, tạo ra ánh sáng có bước sóng không giống nhau.

Cấu tạo của đèn LED

Tất cả các thiết bị hiện nay đều có chức năng và nguyên lý hoạt động rõ ràng. Và lẽ dĩ nhiên, đèn LED cũng không ngoại lệ. Thông thường, người ta phân chia đèn LED thành 5 bộ phận chính:

• Lăng kính: Góc phân bố ánh sáng tiêu chuẩn của đèn LED là 180 độ. Tuy nhiên một số đèn LED có thể thay đổi góc phân bố ánh sáng: ánh sáng phát ra vào khoảng nửa trên của bóng đèn. Đó là do góc chiếu sáng có thể được thay đổi bằng lăng kính. Lăng kính được ưu tiên sử dụng vì chúng ít cản ánh sáng và không hề khó khăn khi 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: được xem là linh hồn của bóng đèn LED, nó chịu trách nhiệm phát ra ánh sáng, giúp cho đèn LED có thể chiếu sáng được.
• Lớp bề mặt (Substrate material) – vốn là lõi kim loại PCB được sử dụng để gắn đèn LED. Ngoài mục đích gắn với 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) – thường là keo hoặc có thể là dầu mỡ. Phần này được sử dụng để tối đa việc tiếp xúc khi gắn lớp bề mặt lên bộ phận tản nhiệt, điều này giúp cho việc tản nhiệt được tốt hơn.
• Bộ phận tản nhiệt – Bộ phận này gồm có 2 loại: tản nhiệt chủ động và tản nhiệt bị động. Tản nhiệt chủ động, thường 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

Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa vào công nghệ bán dẫn.

Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, 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 tử có bước sóng gần đó).

Hầu hết các vật liệu làm LED có chiết suất rất cao, tức là hầu hết ánh sáng phát ra sẽ quay ngược vào bên trong thay vì phát ra ngoài không khí. Do đó công nghệ trích xuất ánh sáng từ LED cũng rất quan trọng, cần rất nhiều sự nghiên cứu và phát triển.

Tại sao nên ứng dụng công nghệ đèn LED cho chiếu sáng?

Với cấu tạo chặt chẽ cùng nguyên lý hoạt động rõ ràng, liền mạch với nhau thì đèn LED đang được xem là thiết bị chiếu sáng được nhiều người tiêu dùng lựa chọn nhiều nhất. Bên cạnh đó, đèn LED còn đem lại 1 số lợi ích cho người dùng không thể không nhắc đến như:

Tuổi thọ đèn cao

Với tuổi thọ của bóng đèn sợi đốt sẽ từ 1.000 – 2.000h còn đèn huỳnh quang là 5.000 – 8.000h. Trong khi đó, vượt trội hơn hẳn là tuổi thọ của bóng đèn LED từ 35.000 cho đến 50.000h, “vượt mặt” khả năng sử dụng so với các thiết bị trình chiếu truyền thống. Tiết kiệm được nhiều chi phí cho người dùng.

Khả năng chống sốc 

Trong cấu tạo của bóng đèn LED nó được tích hợp các vật liệu cao cấp và có khả năng cách điện cao. Từ đó sẽ bảo vệ được bóng đèn khỏi những tác động từ môi trường xung quanh, đảm bảo được tuổi thọ cho bóng đèn LED trong quá trình sử dụng.

An toàn cho người dùng

Ngoài những lợi ích được kể đến ở trên thì bóng đèn LED có khả năng chống cháy nổ, không chứa các tia UV, tia hồng ngoại. Và khả năng hoạt động ổn định nên thân thiện, an toàn cho người dùng. Và hiện nay bóng đèn LED đang trở thành thiết bị chiếu sáng phổ biến nhất, được người dùng đánh giá cao.

Những ứng dụng nổi bật của đèn LED trong cuộc sống

Trong chiếu sáng và trang trí

 

Ứng dụng trong chiếu sáng là ứng dụng chủ yếu và quan trọng nhất của bóng đèn LED. Hiện nay, đèn LED đang dần chiếm lấy thị trường và khiến đèn truyền thống như đèn sợi đốt, đèn Halogen,… ngày càng trở nên lép vế. Khi nhu cầu chiếu sáng ngày càng cao, thì đèn LED không chỉ được sử dụng để chiếu sáng, nó còn góp phần vào việc trang trí tại các không gian sự kiện trở nên lung linh, màu sắc.

Tuy chi phí lắp đặt đèn LED khá đắt hơn so với các loại hình chiếu sáng khác, nhưng nó khá tiết kiệm điện năng và đem lại nhiều lợi ích vượt trội nên nhiều nơi trên thế giới đã bắt đầu có kế hoạch chiếu sáng hoàn toàn bằng bóng đèn led.

Trong y học

Điều trị mụn trứng cá bằng đèn LED: Đèn LED với bước sóng vừa phải, tạo ra một chuỗi tia sáng phát ra với cường độ thấp và được lập trình đặc biệt nhằm tác động sâu xuống dưới trung bì da. Giúp cho kích thích thích sự tăng sinh collagen và elastin, từ đó sẽ kích thích quá trình chống viêm da và làm lành được vết thương trên da.

Trị vàng da bằng đèn LED: Vàng da sơ sinh là một căn bệnh khá phổ biến ở trẻ em. Đèn LED cung cấp đầy đủ lượng ánh sáng cần thiết để có thể loại bỏ được lượng sắc tố vàng cam trong máu ở bệnh nhân mắc bệnh vàng da – căn bệnh này nếu không được chữa trị kịp thời sẽ dẫn đến các tổn thương về não và tử vong. Liệu pháp điều trị vàng da bằng đèn LED đang là biện pháp an toàn, đơn giản nhất hiện nay.

Trong quảng cáo

Các bảng hiệu quảng cáo đã bắt đầu có sự xuất hiện của công nghệ đèn LED, đa dạng về chủng loại và phát triển mạnh mẽ các phong cách quảng cáo khác nhau. Nổi bật là được ứng dụng rộng rãi để quảng cáo, làm nổi bật thương hiệu và tạo ấn tượng mạnh mẽ với khách hàng. So với việc sử dụng các tấm poster hay máy chiếu thông thường, hiệu quả từ quảng cáo đèn LED mang lại rõ ràng hơn hẳn.

Trong ngành nông nghiệp

Đặc tính chung của cây trồng là chỉ hấp thụ một lượng ánh sáng nhất định, không phải hấp thụ hoàn toàn ánh sáng trắng. Như thế thì cây mới phát triển tốt, và cho ra sản lượng và năng suất hơn bình thường. Với bóng led có đặc điểm là phát ra dải ánh sáng hẹp nên tùy loại cây trồng, thì sẽ lựa chọn loại bóng led phù hợp nhằm giảm được chi phí tiêu thụ, tăng hiệu suất canh tác, đem lại chất lượng cao.

Ngoài ra, đèn LED còn rất nhiều ứng dụng khác trong đời sống hiện nay. Sự xuất hiện của đèn LED mang đến một bước đột phá mới về lĩnh vực chiếu sáng, hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ hơn trong tương lai.

Có thể thấy rằng, đèn LED chính là sự thay đổi tuyệt vời trong thời đại công nghệ hóa như hiện nay. Hy vọng bài viết vừa rồi sẽ giúp các bạn trả lời được câu hỏi đèn LED là gì? và hiểu thêm về những ứng dụng đặc biệt của nó. Để có thể dễ dàng lựa chọn, sử dụng sản phẩm hiệu quả hơn.