Đèn LED Là Gì? Những Lí Do Nên Sử Dụng Đèn LED

Ngày nay, công nghệ ngày càng phát triển hiện đại hóa, những chiếc đèn LED ngày càng được mọi người sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chiếu sáng. Do đó nhu cầu tìm hiểu thông tin về đèn LED tăng cao.

Nắm bắt được nhu cầu của mọi người hiện nay, dưới đây là một số thông tin về đèn LED là gì? và những lí do nên sử dụng đèn LED mà HacoLED chúng tôi đem đến cho mọi người. 

LED là gì? Lịch sử ra đời của đèn LED

LED là viết tắt của từ tiếng anh “Light Emitting Diode” – điốt phát quang. Các điốt này có khả năng phát ra ánh sáng hoặc tia tử ngoại, hồng ngoại. Hiểu theo chuyên ngành thì LED chính là sự kết hợp giữa khối bán dẫn P kết hợp với khối bán dẫn N để tạo ra ánh sáng.

• Những năm đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát minh ra thiết bị chiếu sáng có nguồn chiếu sáng được gọi là điốt phát sáng. Đây là tiền thân của bóng đèn LED hiện nay. 
• Năm 1907, nhà thí nghiệm H.J. Round ( người Anh) đã phát hiện ra điốt bán dẫn có khả năng phát sáng khi làm thí nghiệm với tinh thể Silic và cacbon. 
• Năm 1955, Rubin Braunstein phát hiện sự phát xạ hồng ngoại của một số chất bán dẫn.  Năm 1961, hai nhà phát minh Bob Biard và Gary Pittman đã sử dụng hợp chất bán dẫn GaAs để phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện đi vào.
• Năm 1962, nhà nghiên cứu Nick Holonyak Jr. đã phát minh ra đèn LED chiếu ánh sáng đỏ. 
• Năm 1972, M. George Craford phát minh ra một bóng đèn LED có ánh sáng vàng đầu tiên với cường độ lớn hơn gấp 10 lần so với đèn LED ánh sáng đỏ.
• Năm 1976, nhà phát minh T.P. Pearsall tạo ra LED với hiệu suất cao để sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau. 

Đèn LED là gì?

Trải qua nhiều nghiên cứu và phát minh, đèn LED đã được tạo ra để đáp ứng nhu cầu chiếu sáng cho nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Vậy, đèn LED là gì?

• Đèn LED là loại bóng đèn sử dụng một hoặc nhiều diode để phát sáng. Đây là thiết bị chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
• Đèn LED sử dụng công nghệ LED hiện đại mang lại hiệu suất chiếu sáng cao tiết kiệm điện 70%; tuổi thọ hơn 65000 giờ.
• Đèn LED có nhiều loại đèn khác nhau như: đèn pha LED, đèn LED âm trần, đèn LED nhà xưởng,…

Cấu tạo của đèn LED 

Lăng kính – Ánh sáng đèn LED là ánh sáng hướng. Góc phân bố ánh sáng tiêu chuẩn của đèn LED là 180 độ và ánh sáng phát ra vào khoảng nửa trên của bóng đèn. Đối với một số đèn LED, góc phân bố có thể điều chỉnh được, có chùm hẹp, rộng khách nhau. Góc chiếu sáng có thể được thay đổi bằng lăng kính.

Lăng kính Polycarbonate được ưu tiên sử dụng vì chúng ít cản ánh sáng và tương đối dễ 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 – Đây là bộ phận phát ra ánh sáng cho đèn.
• Lớp bề mặt (Substrate material) – Thường là một lõi kim loại PCB được sử dụng để gắn đèn LED. Bên cạnh việc cung cấp bề mặt để gắn 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) – Thông thường là keo hoặc dầu mỡ. Phần này được sử dụng để tối đa tiếp xúc khi gắn lớp bề mặt vào bộ phần tản nhiệt giúp tối đa hóa việc truyền tải nhiệt.
• Bộ tản nhiệt – Bộ phận tản nhiệt có 2 loại. Tản nhiệt chủ động, thường là 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 lí hoạt động của đèn LED

Khi một hiệu điện thế thích hợp được đặt vào các vật dẫn, các electron tái kết hợp với các lỗ trống và giải phóng năng lượng dưới dạng photon. Hiệu ứng này được gọi là điện phát quang. Màu sắc của ánh sáng LED được xác định bởi vùng cấm năng lượng của chất bán dẫn.

• Hiện tượng phát quang: Các điện tử ở lân cận cực tiểu vùng dẫn sau một thời gian tồn tại ở đây có thể chuyển mức xuống trạng thái trống trong vùng hóa trị, tái hợp với lỗ trống và phát ra một photon.
• Đối với một chất bán dẫn, đây là quá trình tái hợp bức xạ tự phát, không phụ thuộc vào mật độ phổ năng lượng của bức xạ điện từ bên ngoài.
• Xét chuyển tiếp p-n ở trạng thái không phân cực tại cả vùng nghèo và vùng trung hòa. Do hệ đã thiết lập trạng thái cân bằng,do đó số điện tử tái hợp bằng số điện tử phát xạ. Mật độ dòng photon phát ra rất nhỏ, phần lớn bị hấp thụ do đó không có hiện tượng phát quang.
• Xét chuyển tiếp p-n ở trạng thái phân cực thuận. Tại vùng nghèo do hiện tượng khuếch tán và phun hạt dẫn. Nồng độ hạt dẫn dư ( điện tử và lỗ trống) tại vùng nghèo tăng đột ngột,để thiết lập lại cân bằng các điện tử và lỗ trống tái hợp theo cơ chế tái hợp tự phát và phát ra các photon.
• Do tác dụng của điện áp thuận đặt vào lớp chuyển tiếp, vùng nghèo luôn luôn ở trạng thái thừa hạt dẫn, do đó mật độ dòng photon phát ra từ vùng nghèo luôn được duy trì tạo thành chùm sáng thoát ra khỏi lớp chuyển tiếp.
• Trong trường hợp chuyển tiếp p-n ở trạng thái phân cực ngược. Dòng ngược là dòng của hạt dẫn thiểu số rất nhỏ dẫn tới mật độ dòng photon phát ra quá nhỏ, phần lớn bị hấp thụ trở lại do đó không có ánh sáng phát ra.

Như vậy, điện áp thuận đặt vào LED sẽ tạo ra hiện tượng phun hạt dẫn qua lớp chuyển tiếp, qua đó làm tăng đột ngột nồng độ hạt dẫn dư, sự tăng nồng độ hạt dẫn dư làm xuất hiện sự tái hợp bức xạ để trở về trạng thái cân bằng. Đó chính là cơ chế hoạt động của LED.

Đọc thêm:

• Standee LED là gì? Kích thước thông thường và ưu điểm ra sao?
• Top 8 đơn vị cung cấp màn hình LED uy tín nhất VIệt Nam
• Độ phân giải màn hình là gì?

Ưu điểm của đèn LED

Chúng tôi về vừa chia sẻ đến các bạn những nhược điểm của đèn LED, tuy nhiên những nhược điểm này có thể được khắc phục một cách dễ dàng. Và với những ưu điểm mà chúng tôi sẽ chia sẻ dưới đây, chắc chắn các bạn sẽ không thể chối từ chiếc bị chiếu sáng thông minh này:

• Đèn LED giúp người dùng tiết kiệm điện năng đến 70 – 80% so với các loại đèn truyền thống.
• Đèn LED có tuổi thọ khá cao, mới thời gian sử dụng trung bình là 50.000 giờ hoặc hơn thế.
• Mỗi Watt đèn LED phát ra ánh sáng nhiều hơn so với đèn truyền thống.
• Trong một chiếc đèn có thể phát ra nhiều chế độ sáng vô cùng tiện dụng.
• Là loại đèn lý tưởng sử dụng trong những ứng dụng đòi hỏi thường xuyên bật, tắt hiện nay. Và có khả năng sáng lên rất nhanh, chỉ một vài phần triệu của giây.
• Đèn có độ bền cao rất khó bị hư hỏng do tác động của ngoại lực khi bị rung sốc, khác với đèn truyền thống thông thường.
• Sản phẩm không gây cháy nổ, nhức mỏi mắt… Đèn LED bị mờ dần theo thời gian, không hỏng bất ngờ như nhiều loại đèn truyền thống.
• Đèn LED không chứa thủy ngân, được thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng trong bảng mạch.

Nhược điểm của đèn LED

Tuy được sản xuất với công nghệ hiện đại, tuy nhiên đèn LED cũng có một vài nhược điểm như:

• Chi phí đầu tư ban đầu khá lớn: Đây là nhược điểm làm cho người tiêu dùng e ngại nhất khi sử dụng đèn LED. Điều này cũng dễ hiểu vì như đã đề cập, đèn LED được sản xuất bằng công nghệ hiện đại nhất hiện nay, cho nên giá thành sẽ có sự chênh lệch hơn so với các dòng đèn truyền thống.
• Tuy nhiên, nếu xét về lâu dài tổng thể chi phí điện năng và chi phí bảo trì thì sản phẩm đèn LED lại có lợi hơn. Do tuổi thọ đèn dài và không mất chi phí bảo dưỡng, hơn nữa đèn cũng tiết kiệm khá nhiều điện năng trong quá trình sử dụng.
• Nhiều thương hiệu kém chất lượng, hàng nhái, hàng giả: Vì đèn LED hiện nay đang rất được ưa chuộng nên ngày càng có nhiều thương hiệu sản xuất hàng kém chất lượng ra đời, kèm theo tình trạng hàng nhái, hàng giả xuất hiện rất nhiều trên thị trường.
• Đèn LED không hoạt động trong nhiệt độ thấp: Đèn LED không hoạt động được trong môi trường nhiệt độ quá thấp; hoặc quá lạnh đặc biệt những nơi có tuyết; do đèn LED không tạo ra nhiệt khi hoạt động. Vì vậy, đối với những khu vực quá lạnh hay có tuyết khi lắp đặt đèn LED người ta buộc phải thêm phụ kiện tạo nhiệt ở đèn; điều đó giúp tránh việc ánh sáng đèn bị tuyết che lấp không thể chiếu sáng.

Vậy nên mọi người có thể hoàn toàn an tâm bởi với khí hậu của nước ta thì việc sử dụng đèn LED là vô cùng phù hợp.

Chức năng của đèn LED

Cấu tạo đèn LED là bộ bức xạ điện phát quang có nghĩa là chúng tạo ra ánh sáng không phải do của một vật thể, nhưng thông qua việc áp dụng điện thế phù hợp để phát ra bức xạ điện từ dưới dạng ánh sáng.

Để đạt được hiệu ứng này, nguyên tắc của chất bán dẫn được sử dụng trong đèn LED. Ánh sáng được tạo ra bởi sự kết hợp lại các cặp vận chuyển. Màu sáng hoặc bước sóng là phụ thuộc vào các vật liệu bán dẫn và tương tác với nhau.

Các thông số của đèn LED

1. Quang thông

Quang thông là tổng lượng ánh sáng mà đèn LED phát ra được đo bằng Lumen (lm), như vậy nếu bạn muốn sáng thì chọn đèn có quang thông lớn và người lại. Hoặc nếu chọn đèn có quang thông nhỏ thì phải cần nhiều đèn mới đủ sáng…

2. Công suất W

Công suất cũng là thông số kỹ thuật đèn LED bạn nên quan tâm. Chỉ số này chính là chỉ số điện kế mà bạn sẽ phải trả trong một giờ sử dụng đèn phát sáng. Nó cho biết mức độ hao điện. Công suất có đơn vị đo là watt, kí hiệu là W.

Vì sao bạn nên quan tâm đến chỉ số này? Nó không chỉ phản ánh mức điện năng tiêu thụ mà còn liên quan đến chỉ số quang thông của đèn. Công suất tỉ lệ thuận với chỉ số quang thông, nghĩa là đèn có công suất lớn thì quang thông sẽ lớn và cường độ chiếu sáng cũng vậy. Bởi vậy mà khi bạn muốn không gian sáng rực rỡ thì nên chọn đèn có công suất lớn và ngược lại.

Theo các chuyên gia về thiết bị chiếu sáng, đối với những không gian chiếu sáng gia đình thì nên lựa chọn những loại đèn LED có công suất nhỏ và vừa, khoảng 5W, 7W, 9W là vừa đủ. Ngoài ra, việc lựa chọn công suất đèn còn tùy thuộc vào diện tích phòng, hiệu ứng ánh sáng mong muốn, số lượng đèn, nhu cầu sử dụng ánh sáng và mục đích sử dụng đèn.

3. Chỉ số hoàn màu CRI

Chỉ số hoàn màu CRI là chỉ số đo độ trung thực của màu sản phẩm được chiếu sáng, chỉ số này có giá trị từ 0 tới 100 (100 là ánh sáng mặt trời, trung thực nhất, còn 0 là ánh sáng đơn sắc như: màu đỏ, xanh..).

Chỉ số hoàn màu trong một đèn led lại tỷ lệ nghịch với hiệu suất chiếu sáng tức là nếu chỉ số CRI càng cao thì hiệu suất chiếu sáng càng thấp.

Như vậy khi đi mua đèn led cần chọn thông số CRI bao nhiêu là hợp lý? Câu trả lời là càng cao càng tốt. Tuy nhiên nếu để chiếu sáng thông thường cho các nhà, văn phòng, xưởng… không cần độ chính xác cao ta nên chọn đèn có CRI từ 75 tới 85 là hợp lý vì thông số này gần với ánh sáng tự nhiên, hơn nữa nếu chọn cao hơn 85 thì hiệu suất chiếu sáng lại thấp (tức là sẽ tốn điện hơn) còn nếu chọn thấp hơn 75 thì ánh sáng sẽ không trung thực và sẽ gây ra hỏng mắt.

4. Hiệu suất chiếu sáng

Hiệu suất chiếu sáng là hiệu quả phát sáng của đèn, được tính bằng tỉ số giữa quang thông và công suất tiêu thụ của đèn. Đơn vị đo của hiệu suất chiếu sáng là lumen/W.

Đèn có hiệu suất phát sáng cao là đèn cho quang thông lớn mà lại tiêu thụ ít điện năng hơn. Tức là chỉ số hiệu suất chiếu sáng càng cao thì đèn càng tiết kiệm điện. Ưu điểm lớn nhất của đèn LED chính là có hiệu suất chiếu sáng cao.

5. Góc chiếu sáng

Góc chiếu sáng là góc nằm giữa 2 mặt có cường độ sáng tối thiểu bằng 50% cường độ sáng mạnh nhất ở vùng sáng trung tâm.

Phương pháp nhận diện góc chiếu đơn giản nhất bằng việc dùng bộ đèn chiếu sáng lên tường. Bạn sẽ dễ dàng nhận thấy các vùng sáng lớn, nhỏ và mạnh, yếu khác nhau.

Các nguồn sáng tuy giống nhau nhưng góc chiếu khác nhau sẽ cho ra ảnh của vùng sáng khác nhau. Góc chiếu sáng càng lớn (càng tỏa), cường độ sáng vùng trung tâm càng nhỏ và vùng sáng càng rộng.

Phân loại góc chiếu sáng:

• Có 3 loại góc chiếu cơ bản, mỗi một loại góc chiếu khác nhau lại cho một hiệu ứng chiếu sáng riêng biệt, phù hợp với từng mục đích sử dụng khác nhau.
  • Góc chiếu hẹp: 3, 5, 8
• Các loại đèn có góc chiếu hẹp như trên thường được thiết kế chuyên dụng cho chiếu sáng cột, tạo điểm nhấn cho ngọa thất căn nhà hoặc các công trình về đêm.
  • Góc chiếu trung bình: 10, 24, 38
• Các góc chiếu này là các góc chiếu thông dụng đối với các loại đèn rọi (spot-light) khi chúng ta xây dựng các ý tưởng chiếu điểm, gây ấn ượng hoặc tạo ánh sáng gián tiếp.
• Các loại đèn có góc chiếu này phù hợp với lắp đặt trong phòng ngủ – nơi cần tạo không gian riêng tư và thư giãn bởi chúng không gây chói lóa, khó chịu khi nằm.
  • Góc chiếu rộng: > 100
• Góc chiếu này tạo ánh sáng tỏa đều với vùng sáng rộng, vì vậy các loại đèn này phù hợp khi lắp đặt tại các không gian sinh hoạt chung như phòng khách, phòng bếp.

Và những đèn LED công suất cao như đèn đường LED, đèn pha LED, đèn LED nhà xưởng… đều yêu cầu góc chiếu sáng rộng để chiếu sáng cho một vùng không gian rộng lớn.

6. Độ rọi

Độ rọi là chỉ số độ quang thông trên diện tích bề mặt được chiếu sáng, đơn vị đo là lux (lx). Chỉ số này biểu đạt mức độ ánh sáng trên bề mặt mà con người cảm nhận được mạnh hay yếu.

Đây là một đơn vị dẫn xuất, được xác định bằng quang thông trên diện tích:

• 1 lx = 1 lm/m2
• 1 lux là độ rọi có được của một bề mặt diện tích 1 mét vuông có thông lượng chiếu sáng 1 lumen.

Độ rọi của một số nguồn sáng:

• Ánh sáng mặt trời trong ngày có độ rọi trung bình dao động trong khoảng 32.000 lx tới 100.000 lx.
• Vào thời điểm hoàng hôn hay bình minh, ánh sáng ngoài trời cũng có độ rọi khoảng 400 lx (nếu trời trong xanh).
• Ánh sáng phản chiếu từ mặt trăng có độ rọi khoảng 1 lx.
• Ánh sáng từ các ngôi sao có độ rọi khoảng 0,00005 lx.
• Các trường quay ở đài truyền hình được chiếu sáng với độ rọi khoảng 1.000 lx.
• Một văn phòng sáng sủa thì có độ rọi khoảng 400 lx.

7. Cường độ sáng

Cường độ sáng là đại lượng quang học cơ bản trong hệ đo lường quốc tế SI. Đơn vị đo cường độ sáng là candela (cd).

Cường độ sáng là năng lượng phát ra từ một nguồn sáng theo một hướng nhất định.

Kể từ 10/1979, Hội đồng Khảo thí Quốc tế Đại học Cambridge – CIE đã đưa ra định nghĩa mới về candela. Theo đó, candela là cường độ sáng theo một phương của nguồn sáng đơn sắc có bước sóng 555 nm.

Bài viết trên đây là toàn bộ những thông tin về đèn LED là gì? và những lí do nên sử dụng đèn LED mà chúng tôi sưu tầm được. Mọi người muốn tìm hiểu thêm về nhiều những thông tin thú vị khác đừng quên ghé qua HacoLED để tham khảo nhé! 

Chúng tôi sẽ liên tục cập nhật thêm nhiều những thông tin mới và thú vị khác cho mọi người!