Giải mã nguyên lý hoạt động của đèn LED đầy đủ nhất

Từ lâu các thiết bị đèn LED đã nhanh chóng trở thành sản phẩm tối ưu trong chiếu sáng. Vậy đèn LED hoạt động dựa trên nguyên lý gì để đạt được những ưu điểm vượt trội? Tham khảo nguyên lý hoạt động của đèn LED hoạt động để hiểu rõ hơn về những tính năng vượt trội của thiết bị chiếu sáng hiện đại này.

Video thực tế về Đèn LED – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn LED

Nội dung chính

1. Đèn LED là đèn gì?

LED được phát hiện đầu những năm của thế kỳ XX.
LED được biết đến là từ viết tắt của cụm từ Light-Emitting-Diode mang nghĩa “ đi ốt phát sáng” là nguồn sáng được phát sáng nhờ có dòng điện tác động lên nó. Từ các đi ốt phát sáng đầu tiên trong đầu thế kỷ 20 chỉ có màu đơn sắc.
Các nhà khoa học đã dần tạo nên nguồn sáng đa sắc có công suất cực lớn. Do đó, đèn LED ngày nay cho hiệu quả chiếu sáng tốt nhất đáp ứng yêu cầu của con người.

2. Cấu tạo của đèn LED

Cấu tạo của đèn LED sẽ tạo nên sự khác biệt lớn về nguyên lý làm việc của đèn LED

2.1 Chip đèn LED

Chip LED là bộ phận tạo ra nguồn sáng cho bóng đèn LED. Để bóng đèn LED chiếu sáng tốt nhất, chip LED cần hoạt động tốt. Trong cấu tạo của chip LED có chứa chip bán dẫn. Chúng được cấu tạo nên từ các tạp chất để tạo ra tiếp giáp P – N. Hoạt động dựa trên nguyên lý là kênh P là nơi chứa lỗ trống trong khi kênh N đã chứa điện tử.
Khi chip hoạt động, các dòng điện bên P sẽ di chuyển đến bên N, khi đó, các nguyên tử điện tử sẽ lấp đầy lỗ trống cho cả hai bên giúp tạo nên bức xạ ánh sáng. Để có màu sắc khác nhau của bóng đèn LED sẽ dựa vào cấu tạo của các chất bán dẫn.

>>> Chip LED là bộ phận không thể thiếu trong chiếu sáng của đèn LED hãy tìm hiểu thêm những điều thú vị về cầu tạo của chip LED mà nó mang lại trong chiếu sáng

2.2 Cấu tạo mạch đèn LED

Các bóng đèn LED đều cần có mạch in để xác định được độ bền lâu nhất của thiết bị.
Thiết kế mạch in vẫn luôn được làm từ nhôm nguyên chất. Ngoài nhôm còn được làm từ gốm. Điều đó đảm bảo chip LED – đèn LED hoạt động tốt.
Mạch in với hiệu quả tản nhiệt tốt nhất mang lại độ bền, chống cháy nổ có thiết bị.

2.4 Bộ nguồn

Với những loại bóng đèn có công suất thấp thì bộ nguồn của nó sẽ là một nguồn áp kết hợp với một điện trở
Những đèn có công suất lớn thì cần một nguồn dòng để đảm bảo cho đèn LED chiếu sáng ổn định, các linh kiện bên trong có tuổi thọ cao hơn

2.5 Cấu tạo lăng kính đèn LED

Lăng kính được biết đến là ánh sáng của đèn LED hay còn gọi là ánh sáng hướng. Lăng kính tạo nên góc phân bố cho ánh sáng tiêu chuẩn của thiết bị đèn LED là 180°. Thông qua lăng kính, ta có thể thấy được ánh sáng phát ra vào điểm khoảng nửa trên của bóng đèn.
Tùy theo từng cấu tạo của đèn LED, lăng kính được sử dụng để có thể điều chỉnh được góc phân bố ánh sáng theo kiểu có chùm hẹp hoặc rộng khác nhau.

2.6 Bộ phận tản nhiệt đèn LED

Tản nhiệt cũng được coi là bộ phận quan trọng để đảm bảo độ bền của đèn LED.
Hiện nay, bộ phận tản nhiệt sử dụng 2 loại khác nhau. Đó là tản nhiệt dùng quạt và tản nhiệt chủ động sử dụng những loại vây kim loại.
Từ việc tìm hiểu đèn LED cũng như cấu tạo của đèn sẽ mang đến thông tin hữu ích để nhanh chóng nắm bắt được nguyên nhân dẫn đến những ưu nhược điểm vượt trội của thiết bị.

2.7 Vỏ đèn

Vỏ đèn là bộ phận quan trọng giúp bảo vệ các linh kiện đèn bên trong đồng thời tăng tính thẩm mĩ cho đèn LED
Thường vỏ đèn sẽ được cấu tạo từ các vật liệu như: nhựa cao cấp, hợp kim nhôm
Một số loại đèn còn được trang bị thêm các khả năng chống nước, chống bụi giúp chiếu sáng ngoài trời bền lâu hơn

>> Xem thêm: Cấu tạo đèn LED dây, 1m2, LED tròn, đèn huỳnh quang, đèn LED 3 màu

3. Nguyên lý hoạt động của đèn LED?

Khi đèn LED hoạt động dựa vào sử dụng chip LED phát sáng nhờ công nghệ bán dẫn. Trong khối bán dẫn có hai cực loại P và loại N. Trong đó, khối bán dẫn P được thiết kế có chứa nhiều loại lỗ trống tự do được mang điện tích dương. Khi tiến hành ghép vào khối bán dẫn N (chứa điện tử dạng tự do), các lỗ trống bên khối bán dẫn P chuyển sang khối bán dẫn N.
Đồng thời, bên khối P sẽ nhận thêm các điện tích âm được chuyển từ khối N sang. Như vậy, khối bán dẫn P đã tích điện âm và ngược lại khối N tích điện dương. Ở nơi tiếp giáp giữa hai khối bán dẫn này có những điện tử bị các lỗ trống hút vào.
Đặc biệt, khi chúng càng tiến lại gần nhau sẽ tạo nên những nguyên tử trung hòa. Cả quá trình này sẽ giải phóng các năng lượng dạng ánh sáng ( hay còn được gọi là bức xạ ánh sáng)
Đây chính là nguyên lý phát sáng của đèn LED. Việc sử dụng hai khối bán dẫn tương tác với nhau theo nguyên tắc vật lý đã giúp đèn LED không cần sử
Dụng lượng lớn điện năng để buộc các các điện tử chuyển thành bức xạ ánh sáng. Do vậy, đèn LED được coi là thiết bị chiếu sáng tiết kiệm điện năng tối ưu thay thế đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang buộc phải sử dụng nhiều điện năng để chuyển hóa

Nguyên lí làm việc của đèn LED có vẻ phức tạp, nhưng thực ra rất đơn giản và hiệu quả. Đó là lý do tại sao đèn LED ngày càng được ưa chuộng trong nhiều lĩnh vực.

4. Sự khác biệt giữa nguyên lý làm việc của đèn LED và đèn sợi đốt

Đặc điểm	Đèn sợi đốt	Đèn LED
Nguyên lý hoạt động	Nhiệt điện Khi dòng điện đi qua sợi đốt, làm cho nó nóng lên đến nhiệt độ cao. Sợi đốt nóng sáng chói và phát ra ánh sáng.	Bán dẫn Khi dòng điện một chiều đi qua chip LED Các electron trong chip LED sẽ nhảy từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn, Giải phóng năng lượng dưới dạng photon
Hiệu suất	Thấp (5%)	Cao (gần 100%)
Tuổi thọ	Ngắn (1.000 giờ)	Cao (50.000 giờ)
Màu sắc	Vàng hoặc trắng ấm	Nhiều màu sắc
Ứng dụng	Chiếu sáng gia đình, văn phòng	Chiếu sáng gia đình, văn phòng, giao thông, …
Ưu điểm	Giá rẻ	Hiệu suất cao, tiết kiệm điện, tuổi thọ cao, màu sắc đa dạng, thân thiện với môi trường
Nhược điểm	Tiêu thụ nhiều điện năng, dễ cháy, tuổi thọ ngắn	Giá thành cao hơn

5. Ưu điểm của bóng đèn LED là gì?

Từ nguyên lý hoạt động của đèn LED ở trên, chúng sẽ mang đến nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các dòng đèn khác.

Đèn LED có chỉ số hiệu suất lên tới 150 lm/W mang đến hiệu suất chiếu sáng tốt nhất.
Các loại đèn LED được đánh giá có tuổi thọ cao lên tới từ 30.000 giờ – 100.000 giờ chiếu sáng.
Đèn LED cũng có mức tiết kiệm điện năng lên tới 90% so với các loại đèn truyền thống.
Đèn LED có khả năng bật/tắt thường xuyên mà không ảnh hưởng đến chất lượng ánh sáng.
Đèn cách điện, cách nhiệt tốt, hoạt động bền bỉ an toàn
Đèn LED được thiết kế với các điện cực đã được bảo vệ bên ngoài bởi lớp nhựa acrylic chất liệu trong suốt. Điều này giúp đèn LED có khả năng chống rung hiệu quả ngay cả khi nơi lắp đặt di chuyển.
Đèn LED được coi là thiết bị chiếu sáng đảm bảo an toàn cho cho người sử dụng khi lắp đặt trong nhà.
Ngoài ra, đèn LED không chứa thủy ngân để đảm bảo an toàn cho người sử dụng

6. Ứng dụng của đèn LED

Bạn có thể thấy, đèn LED xuất hiện ở khắp mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Từ chiếc điện thoại bạn đang cầm trên tay đến đèn giao thông ngoài đường phố, tất cả đều áp dụng nguyên lý hoạt động của đèn LED để mang lại hiệu quả tối ưu.

Thông tin chi tiết và đầy đủ tham khảo tại bài viết: 99+ ứng dụng đèn led thực tiễn trong đời sống

Nguyên lý hoạt động của đèn LED luôn mang đến hiệu quả chiếu sáng cao, tiết kiệm tối đa điện năng cũng như tuổi thọ cao vượt trội so với các loại đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt. Lựa chọn mua đèn LED chất lượng từ địa chỉ uy tín tại công ty HALEDCO cung cấp các loại đèn LED chất lượng.