Đèn LED là gì? Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý, ưu điểm, công nghệ…

27/11/2019 28/11/2019 Anh Tú 18 lượt Blog

Đèn LED hiện đang là loại đèn được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay và được ví là “ông vua” của thế giới đèn. Đèn LED là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc ra sao? Không phải bất cứ người dùng nào cũng hiểu về vấn đề này. Tuy nhiên, nếu có những hiểu biết cơ bản này thì bạn sẽ rất dễ dàng lựa chọn được loại đèn LED phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như chất lượng tốt nhất với mức giá hợp túi tiền.

Đèn led là gì?

1. Đèn LED là gì?

LED là viết tắt của Light Emitting Diode hay còn gọi là điốt phát quang, nó là các đi ốt có khả năng phát ra ánh sáng, tia tử ngoại, hồng ngoại và được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Đèn LED chiếu sáng được là nhờ chip LED này.

2. Ký hiệu đèn LED

Ký hiệu đèn LED

Khi mua đèn LED người dùng sẽ thấy rất nhiều ký hiệu được in trên bao bì và vỏ sản phẩm. Đây đều là những thông số rất quan trọng, phản ánh chất lượng của sản phẩm và khả năng chiếu sáng. Các ký hiệu được chia làm hai loại: tiêu chuẩn chất lượng và thông số kỹ thuật chiếu sáng.

2.1 Ký hiệu về tiêu chuẩn chất lượng

  • ENEC: đây là tiêu chuẩn châu Âu được đặt ra về việc sử dụng các thiết bị đèn LED chiếu sáng đi kèm với mã của các nước.
  • CE: khi có ký hiệu này tức là sản phẩm đã được phép lưu thông ở châu Âu, đèn đáp ứng được yêu cầu về mặt kỹ thuật.
  • FCC: đây là viết tắt của Ủy ban Truyền thông Liên bang được thành lập tại Mỹ, có nhiệm vụ quản lý đèn LED thông qua viễn thông,tần số vô tuyến điện, công nghệ thông tin
  • UL: tổ chức kiểm tra mức độ an toàn của các thiết bị điện tử. Đèn có ký hiệu này tức là đã được kiểm tra, xác nhận đạt tiêu chuẩn an toàn của UL, có chứng nhận mẫu đại diện.
  • CCC: dấu chứng nhận lưu hành sản phẩm trên lãnh thổ Trung Quốc áp dụng cho các đèn LED liên quan đến sức khỏe, đời sống con người, thực vật, động vật, bảo vệ môi trường, an ninh quốc gia.
  • VDE: tiêu chuẩn được thông qua bởi các chuyên gia tại Đức, cứng nhận bảng kiểm tra của đèn LED đã thông qua các chỉ tiêu an toàn về điện, cơ, nhiệt trong quá trình sản xuất, hoạt động chiếu sáng.
  • RoHs: nghiêm cấm sử dụng 6 loại chất đặc biệt sản xuất có trong đèn LED gây nguy hiểm đến sức khỏe con người và môi trường trong quá trình sản xuất.
  • VDE-EMV: tiêu chuẩn đề ra nhằm đạt được các thông số điện tử trường, khẳng định đèn có thể hoạt động trong môi trường điện từ mà không làm ảnh hưởng hay gây hư hỏng đến các thiết bị xung quanh.

2.2 Ký hiệu về thông số chiếu sáng

  • Lm: tức là quang thông, đây là đơn vị thể hiện toàn bộ năng lượng bức xạ ánh sáng được đánh giá bằng độ nhạy quang phổ của mắt cũng như bức xạ quang trắc tương đương.
  • Lux: tức là độ sáng, nó là tỷ lệ giữa quang thông và diện tích được chiếu sáng.
  • Cd: tức là cường độ ánh sáng, là nguồn sáng rát ra quang thông theo các hướng khác nhau ở cường độ sáng khác nhau phát ra theo hướng cụ thể.
  • Lm/W: là hiệu suất sáng, hiển thị hiệu suất chuyển đổi từ điện năng thành năng lượng ánh sáng.
  • K: nhiệt độ màu tức là màu sáng của một nguồn sáng phát ra từ bóng đèn.
  • Góc chiếu: là điểm mà cường độ sáng giảm xuống 50% mức tối đa được tính bằng độ theo 360 độ.

3. Cấu tạo đèn LED

Cấu tạo đèn LED

Đèn LED có cấu tạo khá đơn giản, bao gồm: chip LED, lăng kính, vỏ đèn, bộ tản nhiệt.

  • Chip LED: là bộ phận quan trọng nhất của đèn giúp đèn phát ra ánh sáng. Trong chip LED chứa một chip bán dẫn có pha các tạp chất tạo ra tiếp giáp P-N, kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử. Khi hoạt động, dòng điện bên P đền bên N sẽ đực các điện tử lấp đầy chỗ trống, sinh ra bức xạ ánh sáng. Các chất bán dẫn có cấu tạo khác nhau sẽ cho ra màu sắc ánh sáng khác nhau.
  • Lăng kính: đây là bộ phận giúp thay đổi góc chiếu sáng của đèn, gốc phân bố sánh sáng tiêu chuẩn của đèn là 180 độ, ánh sáng phát ra vào khoảng nửa trên của đèn. Một số đèn LED sẽ có góc phân bố rộng, hẹp khác nhau có thể điều chỉnh được bằng lăng kính. Lăng kính Polycarbonate được ưu tiên sử dụng bởi chúng ít cản ánh sáng và dễ sản xuất. Chất lượng bề mặt và hình dáng của lăng kính sẽ đảm bảo sự lan truyền của ánh sáng và hạn chế tổn thất trong sản lượng ánh sáng.
  • Bộ tản nhiệt: đây là bộ phận giúp đưa phần tinh thể phát sáng xuống nhiệt độ thấp nhanh nhất để khi đèn hoạt động với công suất lớn thì phần tử LED sẽ không bị già đi, hiệu suất phát quang không giảm và tuổi thọ đèn được kéo dài hơn. Bộ tản nhiệt có hai loại, loại tản nhiệt chủ động và bị động. Loại tản nhiệt chủ động là quạt, dùng để lưu thông không khí. Tản nhiệt bị động sẽ sử dụng vây kim loại để làm tiêu tán nhiệt.
  • Vỏ đèn: giúp bảo vệ đèn trước tác động của ngoại lực, môi trường, chống bám bụi và giúp tản nhiệt. Vỏ đèn có cấu tạo chắc chắn từ hợp kim nhôm chuyên dụng hoặc nhựa. Đối với đèn LED ngoài trời, vỏ đèn phải đạt chuẩn công nghệ IP66 giúp chống nước, chống va đập, chống bám bụi, tản nhiệt tốt.

4. Nguyên lý hoạt động của đèn LED

Nguyên lý hoạt động của đèn LED

Đèn LED phát sáng dựa trên công nghệ bán dẫn. Khối bán dẫn P chứa nhiều loại lỗ trống tự do mang điện tích dương, 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 bán dẫn N.

Cùng lúc đó, khối bán dẫn P nhận thêm các điện từ mang điện tích âm từ khối N chuyển sang. Khối P tích điện âm thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện từ, trong khi khối N tích điện dương thiếu hụt điển từ và dư thừa lỗ trống. Tại đường biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện từ bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau sẽ có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành nguyên tử trung hòa.

Quá trình này sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng. Mỗi mức năng lượng giải phóng sẽ tương ứng với bước sóng ánh sáng khác nhau nên màu sắc của LED sẽ khác nhau.

5. Công nghệ LED

Công nghệ LED là cách mà chất bán dẫn LED được tích hợp bên trong các sản phẩm đèn LED. Hiện nay trên thị trường có 4 loại công nghệ LED: DIP, SMD, COB, MCOB. Mỗi loại sẽ có những ứng dụng khác nhau và nó cũng sẽ quyết định đến chất lượng ánh sáng, tuổi thọ và giá thành sản phẩm.

5.1 DIP

DIP là viết tắt của Dual In-line Package, là công nghệ LED xuất hiện đầu tiên, mặc dù dù đã khá cũ kỹ và lạc hậu nhưng cho đến nay, nó vẫn được ứng dụng trong sản xuất các loại biển hiệu quảng cáo, màn hình hiển thị cỡ lớn, đèn báo, đèn tín hiệu.

Công nghệ này có ưu điểm lớn nhất đó là cường độ sáng và tuổi thọ cao. LED DIP có thiết kế hình viên đạn, các chân tiếp điểm được kéo dài nên dễ hàn gắn và bảng mạch. Hơn thế nữa giá thành của loại LED này rất thấp. Tuy nhiên, công nghệ DIP chỉ cho phép hiển thị một màu trên mỗi thiết bị.

5.2 SMD

SMD là viết tắt của Surface Mounted Device, loại chip LED này rất phổ biến hiện nay bởi tính linh hoạt của chúng. Nó nhỏ hơn rất nhiều so với công nghệ DIP, được ứng dụng linh hoạt trong mọi thiết bị. Loại chip LED này có hình dáng phẳng và vuông, có nhiều hơn hai điện cực và có một mạch riêng cho mỗi đi ốt.

Nó có khả năng đặt 3 đi ốt trên cùng một chip, người sản xuất có thể tạo ra bất kỳ màu sắc nào mà họ muốn bằng cách điều chỉnh mức độ đầu ra từ mỗi đi ốt trên chip. Loại chip này có kích thước siêu nhỏ và đa dạng nên nó được ứng dụng trong các bóng đèn, dây đèn, điện thoại di động, máy tính xách tay.

5.3 COB

COB là công nghệ LED mới nhất hiện nay, viết tắt của Chip On Board. Công nghệ này có thiết kế nhiều đi ốt trên cùng một bề mặt chip, mỗi chip được trang bị nhiều đi ốt hơn so với SMD. Ưu điểm vượt trội của công nghệ LED này đó là COB chỉ có một mạch và hai tiếp điểm cho toàn bộ chip, không phụ thuộc trên chip có bao nhiêu đi ốt giúp cải thiện được hiệu suất phát quang. Điều này SMD và DIP hoàn toàn không làm được.

Ngoài ra, COB có khả năng sinh ra lượng quang thông lớn với năng lượng nhỏ và hiệu suất chiếu sáng rất cao, nhỏ nhất là 80 lm/W, tối đa là 150 lm/W. Tuy nhiên, COB không thể điều chỉnh được cho từng đi ốt khác nhau nên nó mạnh mẽ, ưu việt trong ứng dụng chiếu sáng đơn sắc. COB đươc ứng dụng trong tất cả các loại đèn LED đến các thiết bị nhỏ như đèn flash, các thiết bị chạy pin.

5.4 MCOB

MCOB là viết tắt của Multiple Chip On Board, đây là một biến thể của COB nên nó không được coi là đèn chiếu sáng tiêu chuẩn về chiếu sáng tỏa hay chiếu sáng điểm như COB. Công nghệ này đáp ứng tốt các yêu cầu phù hợp với các sản phẩm có công suất nhỏ.

Thực chất MCOB là sự kết hợp của nhiều chip COB trên cùng một bo mạch với cách bố trí khác biệt với nhiều con COB nhỏ hơn được tách thành vòng tròn giúp cho MCOB phát sáng cao, độ hoàn màu tốt hơn, tỏa nhiệt ít hơn.

6. Ưu điểm và nhược điểm của đèn LED

Đèn LED mặc dù có tuổi đời còn non trẻ so với đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang nhưng lại là loại đèn đang được ưa chuộng nhất hiện nay từ trong chiếu sáng dân dụng đến chiếu sáng công nghiệp, công cộng. Tại sao lại như vậy, loại đèn này có những ưu điểm gì vượt trội và có nhược điểm hay không?

6.1 Ưu điểm

  • Hiệu suất chiếu sáng cao: đèn LED có hiệu suất chiếu sáng rất cao, vượt trội hơn hẳn so với các loại đèn khác. Các loại đèn LED thông thường sẽ có hiệu suất phát quang khoảng 150 lm/W, trong khi đèn sợi đốt là 15 lm/W, đèn huỳnh quang là 80 – 95 lm/W. Với hiệu suất cao như vậy, người dùng không chỉ có được chất lượng ánh sáng tốt hơn rất nhiều mà mức điện năng tiêu thụ luôn ở mức rất thấp.
  • Tuổi thọ cao: đèn LED có tuổi thọ trung bình từ 30.000 – 100.000 giờ. Các loại đèn LED thương mại thì có tuổi thọ từ 30.000 – 50.000 giờ đồng nghĩa với việc bạn có thể sử dụng đèn trong khoảng 10 đến 30 năm, tuổi thọ này cao gấp 7-8 lần so với những loại đèn LED khác.  Tuổi thọ đèn cao sẽ giúp làm giảm chi phí bảo trì.
  • Hoạt động được ở nhiệt độ thấp: đèn LED không nhạy cảm với nhiệt độ thấp và không hề bị ảnh hưởng khi bật tắt liên tục. Khi ở môi trường lạnh như ngoài trời, kho lạnh, tủ lạnh thì đèn vẫn hoạt động hiệu quả. Đối với các ứng dụng đòi hỏi thường xuyên chuyển mạch và tắt đèn thì cũng không gây ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng của đèn.
  • Chống sốc: các thành phần hoạt động của đèn được cách lý với bề mặt bên ngoài bằng lớp cách điện chất lượng cao, các điện cực, gói đèn LED, các thành phần điện tử đều nằm trong vỏ bọc an toàn. Bộ phận tản nhiệt và đèn LED được cách ly với nhau bằng một lớp vật liệu ngăn không cho dòng điện rò rỉ vào tản nhiệt.

Chống rung: các điện cực được bọc trong một lớp nhựa acrylic trong suốt giúp chống rung động.

6.2 Nhược điểm

Nhược điểm của đèn LED là giá thành cao hơn so với các loại đèn khác và bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao. Khi đèn phải chịu tác động của nhiệt độ cao thì lumen sẽ giảm, tuổi thọ đèn cũng giảm nên tuổi thọ của đèn phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của bộ tản nhiệt.

7. Tuổi thọ của đèn LED

Tuổi thọ đèn LED

Tuổi thọ của đèn LED thường từ 30.000 giờ đến 50.000 giờ hoạt động. Tuổi thọ này sẽ tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố như: chất lượng chip LED, chất lượng Driver, bộ phận tản nhiệt. Driver có chất lượng tốt sẽ khắc phục được tình trạng điện áp không ổn định, giúp đèn không nhấp nháy, hoạt động ổn định. Bộ phận tản nhiệt tốt, nhiệt không tích tụ bên trong đèn thì chip LED sẽ không nhanh giảm tuổi thọ.

8. Các loại bóng đèn LED trên thị trường hiện nay

Với những ưu điểm vượt trội, đèn LED được ứng dụng sản xuất thành rất nhiều loại đèn khác nhau như: đèn LED dây, đèn LED âm trần, đèn LED rọi ray, đèn bulb LED, đèn tuýp LED, đèn LED panel, đèn pha LED, đèn đường.

  • Đèn LED dây: loại đèn này có công suất lớn được gắn trên bảng mạch linh hoạt tạo thành một sợi dây dài dùng để trang trí nội thất, cảnh quan thiên nhiên, nhà cửa với giá thành rẻ.
  • Đèn LED âm trần: loại đèn này là loại đèn LED đa dạng nhất, phổ biến nhất, được ứng dụng tại mọi nơi từ không gian gia đình, địa điểm công cộng đến công ty, nhà xưởng, nhà kho đủ kích thước, mẫu mã. Loại đèn này có thiết kế mỏng, phần đế được gắn chìm bên trong lòng trần rất đẹp mắt.
  • Đèn LED rọi ray: loại đèn này được sử dụng để chiếu điểm cho các sản phẩm trưng bày, tạo điểm nhấn thu hút ánh nhìn. Loại đèn này có thích thước rất đa dạng, tuổi thọ đèn cao, giá thành hợp lý. Đèn rọi ray được ứng dụng trong hội trường, showroom.
  • Đèn Bulb LED: loại đèn này có kiểu dáng bầu tròn với nhiều công suất khác nhau, thường được sử dụng để chiếu sáng trong các hộ gia đình.
  • Đèn tuýp LED: nó có dạng gần giống đèn huỳnh quang, dễ lắp đặt, tỏa nhiệt ít, thân thiện với môi trường và an toàn cho sức khỏe người dùng, tiết kiệm điện năng. Loại đèn này phù hợp với văn phòng, phòng họp, phòng hội thảo.
  • Đèn LED Panel: loại đèn này được cấu tạo từ hợp kim nhôm, thiết kế hình vuông hoặc hình chữ nhật, công suất thường lớn, phù hợp với không gian văn phòng, nhà xưởng, công ty, địa điểm công cộng.
  • Đèn pha LED: loại đèn này có góc sáng rất rộng, được sử dụng trong các công trình ngoài trời, sân vận động, khu vui chơi với công suất lớn, ánh sáng thân thiện, hoạt động bền bỉ dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
  • Đèn đường: loại đèn này là sự kết hợp của nhiều loại đèn LED khác nhau, từ công suất vừa đến lớn, với nhiều màu sắc ánh sáng: vàng, trung tính, trắng.

9. Kết luận

Trên đây là những thông tin chi tiết được minled.com.vn giới thiệu về đèn LED, hy vọng bạn đã hiểu rõ được đèn LED là gì, ưu nhược điểm của loại đèn này cũng như những ứng dụng của nó trong cuộc sống để có lựa chọn phù hợp nhất cho mục đích sử dụng.

Từ khóa: ,


Gọi ngay cho chuyên gia để được tư vấn MIỄN PHÍ!
THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

0866.06.79.86
Nhắn tin qua Facebook Zalo: 0866.06.79.86 Gửi tư vấn
Báo giá GỌI ĐIỆN Chat Zalo