Đèn LED là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn LED

Đèn LED (Light Emitting Diode) là một thiết bị bán dẫn mới ra đời trong những năm gần đây, nhưng đã tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực chiếu sáng. So với các loại đèn truyền thống, bóng LED mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, chất lượng ánh sáng tốt và thân thiện với môi trường. Nhờ các tính năng vượt trội này, đèn LED đã trở thành lựa chọn hoàn hảo để thay thế các loại đèn truyền thống trong nhiều lĩnh vực.

Vậy đèn LED là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng LED như thế nào? Hãy cùng Led HD tìm hiểu ngay trong bài viết sau đây. 

Đèn LED là gì? 

Đèn LED viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phát quang, là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng. Về cơ bản Led là một đi – ốt, bên trong chứa các con chip bán dẫn có pha tạp chất để tạo ra một tiếp giá P – N. Kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt (kênh P) đến K-tốt (kênh N).

Khi có dòng điện chạy qua tại nơi tiếp giáp của hai bề mặt, các điện tử sẽ 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 và sinh ra hiện tượng bức xạ ánh sáng có thể nhìn thấy. 

Do cấu tạo từ nhiều chất bán dẫn khác nhau mà bóng đèn tạo ra nhiều ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau. Bóng LED ban đầu chỉ tạo ra ánh sáng đỏ, nhưng hiện nay, nó có thể tạo ra nhiều màu sắc khác nhau bằng cách phối hợp 3 màu LED cơ bản bao gồm: màu đỏ, màu lục và màu lam (RGB). Ngoài ra, công nghệ Led gần đây đã tạo ra bóng LED ánh sáng trắng bằng 2 cách cơ bản như sau: 

• Cách thứ nhất là phối hợp giữa 3 LED có màu cơ bản gồm: Red, Green, Blue.
• Cách thứ hai phổ biến hơn là dùng bột phát quang và được kích thích bởi LED có bước sóng Blue 

Để có thể sử dụng được đèn LED, từ những con LED cơ bản, người ta phải thiết kế thành các module LED, driver, vỏ, tản nhiệt, lắp ráp và kiểm nghiệm để đạt tiêu chuẩn.

Cấu tạo của đèn LED

Cấu tạo của đèn LED gồm nhiều bộ phận khác nhau, mỗi bộ phận sẽ có đóng một vai trò và nhiệm vụ quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả chiếu sáng. Dưới đây là các bộ phận chính của bóng LED: 

• Chip LED: Nơi phát ra ánh sáng của LED khi có dòng điện chạy qua. Chip LED cũng đòi hỏi chất lượng để đảm bảo chất lượng cho bóng LED. 
• Mạch in: Là bộ phận được sử dụng để gắn chip LED. Độ bền của bóng đèn được quyết định bởi chất lượng mối hàn giữa chip LED và mạch in. Nếu sử dụng mối hàn kém chất lượng, thì sau một thời gian dài sử dụng mối hàn sẽ rất dễ bị oxi hóa khiến cho mạch in bị đứt và đèn sẽ không thể phát sáng.
• Bộ nguồn: Cung cấp dòng điện và điện áp ổn định phù hợp với điện áp của LED đang sử dụng. Tuổi thọ của bộ nguồn phải tương đương với tuổi thọ của bóng đèn.
• Tản nhiệt: Là bộ phận có khả năng đưa phần tinh thể phát sáng xuống nhiệt độ thấp nhanh nhất. Bộ phận này rất quan trọng với những hệ thống LED có công suất lớn, bởi nếu tản nhiệt này có kết cấu không phù hợp thì phần tử LED sẽ nhanh bị già, làm giảm đáng kể hiệu suất phát sáng.
• Phần vỏ: Thường làm từ nhựa hoặc kim loại cao cấp, không chỉ có khả năng bảo vệ các thành phần bên trong của LED mà còn giúp tản nhiệt nhanh chóng, chống nước, chống thấm góp phần nâng cao tuổi thọ cho đèn.

Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của bóng đèn LED 

Bóng LED hoạt động nhờ các chip LED và phát sáng nhờ sự kết hợp giữa 2 khối bán dẫn. Trong khối bán dẫn gồm: 

• Khối bán dẫn loại P: có thiết kế chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương
• Khối bán dẫn loại N: chứa điện tử điện mang điện tích âm.

Hai khối bán dẫn N và P đóng vai trò là cầu nối của dòng điện. Dòng điện từ nguồn sẽ bị thu hút ở tại nơi tiếp giáp giữa 2 khối bán dẫn, từ đó chúng càng tiến lại gần nhau và tạo nên các nguyên tử trung hòa. 

Quá trình này sẽ tạo ra các bức xạ điện từ và bức xạ ánh sáng giúp bóng đèn phát sáng. Lúc này, phần vỏ nhựa bao quanh 2 khối bán dẫn có vai trò như một lăng kính định hướng ánh sáng phát ra. Theo nguyên lý này, LED sẽ tạo ra được ánh sáng nhưng vẫn đảm bảo tiết kiệm điện năng, trở thành sự lựa chọn tốt nhất, được ưa chuộng nhất trên thị trường hiện nay. 

Ứng dụng của đèn LED trong đời sống và sản xuất

Nhờ tính năng tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, khả năng chiếu sáng mạnh mẽ, bóng LED đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất.

Ứng dụng trong việc chiếu sáng và trang trí

Ứng dụng đầu tiên và quan trọng nhất của công nghệ LED phải kể đến là khả năng chiếu sáng ở gia đình, văn phòng, đường phố và các công trình công cộng. Ngoài ra, bóng LED cũng được sử dụng để trang trí giúp không gian trở nên lung linh hơn và đầy màu sắc. Nhờ những ưu điểm vượt trội mà chung mang lại, bóng đèn LED đang dần trở thành lựa chọn để thay thế cho các loại bóng đèn truyền thống như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, đèn Halogen… 

Cụ thể, có một chuỗi 827 nhà hàng ở Mỹ đã công bố kế hoạch sử dụng 125.000 bóng đèn LED để góp phần tiết kiệm khoảng 3,7 triệu USD/năm chi phí điện năng và trở thành đơn vị sử dụng LED hàng đầu nước Mỹ tính đến thời điểm hiện tại. 

Ứng dụng đèn LED trong y học

Trong y học, đèn LED được ứng dụng với nhiều mục đích khác nhau như: điều trị mụn trứng cá, trẻ hóa da, trị vàng da,… Ánh sáng LED có khả năng kích thích tái tạo tế bào, giảm viêm nhiễm và thúc đẩy quá trình hồi phục. Ngoài ra, công nghệ LED cũng được sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán như nội soi, chụp X-quang, … nhờ khả năng tạo ra hình ảnh rõ nét và chi tiết, hỗ trợ bác sĩ chẩn đoán bệnh chính xác hơn.

Ứng dụng LED trong truyền thông và quảng cáo

Đèn LED xuất hiện đã tạo nên một cuộc cách mạng cho ngành công nghiệp quảng cáo nhờ khả năng hiển thị hình ảnh và thông điệp sắc nét, thu hút sự chú ý của người xem. Các bảng hiệu LED và màn hình LED kỹ thuật số đa dạng về chủng loại, mẫu mã, kích thước đã xuất hiện khắp nơi trên đường phố, trung tâm thương mại, sự kiện,…. Nhờ độ sáng cao và khả năng hoạt động bền bỉ, LED giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí bảo trì so với các loại đèn truyền thống

Ứng dụng bóng LED trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp, bóng đèn LED được ứng dụng trong việc trồng cây trong nhà kính và các hệ thống trồng cây không dùng đất (hydroponics). Tùy theo từng loại cây trồng cần hấp thụ dải sáng nào mà sẽ dùng loại LED có dải sáng phù hợp để giảm chi phí tiêu thụ năng lượng và giảm chi phí đầu tư, tối ưu hóa quá trình quang hợp, giúp cây phát triển nhanh hơn và tăng năng suất. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc trồng các loại cây có giá trị kinh tế cao và trong những khu vực có điều kiện ánh sáng tự nhiên hạn chế.

Bóng đèn LED dùng trong truyền tin

Với khả năng chớp tắt liên tục, ánh sáng màu hoạt động theo quy định nên hệ thống LED đóng vai trò trong việc báo hiệu và đảm bảo an toàn giao thông ở lĩnh vực hàng không, hàng hải và không lưu. Các bóng đèn này thường được lắp trên các điểm cao như: các sân bay, bến cảng, tàu thuyền, trạm phát sóng, tháp truyền hình, cột điện cao áp,… để làm đèn cảnh báo. Nhờ độ bền cao và khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, LED giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường hiệu quả hoạt động của các phương tiện giao thông.

Đèn LED trong ngành điện tử

Đèn LED cũng được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử nghe nhìn hiện đại như: tivi, màn hình máy tính và các thiết bị hiển thị khác. Công nghệ LED mang lại hình ảnh cực kỳ sắc nét, màu sắc chân thực và khả năng tiết kiệm năng lượng vượt trội. Đặc biệt, các tivi LED với độ phân giải 4K và 8K đang ngày càng phổ biến, nâng cao trải nghiệm xem phim và giải trí tại gia đình.

Trên đây là toàn bộ kiến thức về đèn LED là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng LED. Hy vọng với những thông tin này bạn sẽ hiểu rõ hơn về thiết bị công nghệ LED đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Nếu có nhu cầu lắp đặt hoặc thi công màn hình LED hoặc biển hiệu LED hãy liên hệ với LED HD qua hotline: 0968 10 03 03 – 0868.009.008 để được hỗ trợ và tư vấn kịp thời!