5 Nguyên lý đèn led – Nguyên lý cấu tạo – phát sáng và đổi màu

Nguyên lý đèn led là thông tin bắt buộc người chọn mua đèn phải nắm rõ. Mỗi dòng đèn có nguyên lý khác nhau, tạo nên những ưu điểm riêng biệt. Dưới đây là thông tin về nguyên lý hoạt động cũng như cấu tạo của đèn led.

1. Đặc điểm của đèn led – Nguyên lý đèn led

1.1 Công nghệ đèn led – Ưu nhược điểm của đèn led

• Đèn led là thiết bị chiếu sáng áp dụng công nghệ chip led hiện đại nhất hiện nay. Do đó, đèn led có nhiều ưu điểm vượt bậc so với các dòng chip trước đây.
• Hiệu quả chiếu sáng tăng gấp 3 lần: hiệu suất chiếu sáng cao lên tới 150 lm/W. Với hiệu suất này giúp đèn chiếu sáng tối ưu, tiết kiệm điện năng 70% so với đèn truyền thống.
• Đèn led có tuổi thọ cao: từ 50.000 giờ đến 100.000 giờ; tương đương thời gian sử dụng từ 10 đến 30 năm.

• An toàn cho người dùng: Thiết kế theo tiêu chuẩn, giảm thiểu tối đa hiện tượng cháy nổ. Chiếu sáng ổn định, không bị nháy liên tục trong quá trình hoạt động giúp hạn chế các bệnh về mắt.
• Thân thiện với môi trường: mức độ tỏa nhiệt thấp, không gây ảnh hưởng đến môi trường.

1.2 Nguyên lý cấu tạo đèn led

1.2.1 Chip led – Diot phat quang (led)

• Diot phát quang hay còn gọi là Light Emitting Diode: là các diot có khả năng phát sáng.
• Bản chất của chip led là một đi – ốt chứa một chip bán dẫn có pha tạp chất để tạo thành một tiếp giáp P-N; kênh N chứa điện tử và kênh P chứa lỗ trống.
• Khi điện tử lấp đầy chỗ trống sẽ sinh ra một bức xạ ánh sáng. Ánh sáng phát ra có màu sắc khác nhau sẽ phụ thuộc vào tạp chất có trong chip bán dẫn.

1.2.2 Mạch in đèn led

• Mạch in đóng vai trò giữ chip led, kết nối giữa chip led với bộ nguồn.
• Thông thường, mạch in đèn led làm bằng: gốm, nhôm mang lại hiệu quả tản nhiệt cao.
• Chất lượng của mạch in sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của chip led nói riêng, của đèn led nói chung.

1.2.3 Nguồn led Driver

• Nguồn cung cấp cho đèn led phải đảm bảo cung cấp dòng điện và điện áp ổn định và phù hợp với loại led đang được sử dụng.
• Các linh kiện dùng để chế tạo bộ nguồn phải có được tuổi thị tương đương với tuổi thọ của đèn led.

• Với các loại đèn led có công suất nhỏ thì bộ nguồn của đèn chỉ đơn giản là một nguồn áp kết với một điện trở hạn dòng cho Led. Còn đối với Led có công suất từ trung bình đến lớn thì cần tạo một nguồn dòng cho đèn led.

1.2.4 Thân vỏ đèn

• Thân vỏ đèn là bộ phận luôn đảm bảo cho đèn được hoạt động ổn định, đảm bảo độ bền trong quá trình sử dụng.
• Vỏ đèn led được chế tạo với khả năng chống thấm nước rất cao và khả năng tỏa nhiệt rất nhanh chóng giúp bảo vệ thân đèn.

1.2.5 Bộ tản nhiệt

• Bộ phận tản nhiệt của đèn led được thiết kế nhằm khuếch tán nhiệt từ chip led và nguồn led; làm giảm nhiệt độ cho thân đèn. Vì thế, đây là bộ phận được cho là đặc biệt quan trọng trong thiết kế đèn led.
• Khi lựa chọn đèn nên chọn loại đèn có hệ thống tản nhiệt dạng cánh dài, bố trí dọc theo thân đèn.

Xem thêm: Bóng đèn tiết kiệm điện nhất hiện nay

1.3 Ứng dụng của đèn led

Chiếu sáng dân dụng

• Đèn led được sử dụng phổ biến trong chiếu sáng sinh hoạt trong các gia đình.
• Những dòng đèn dân dụng phổ biến như: Đèn tuýp led, đèn led panel, đèn led âm trần,…
• Ứng dụng chiếu sáng cho phòng khách, phòng bếp, phòng ngủ, phòng đọc, cầu thang,…

Chiếu sáng trang trí

• Đèn led dây, đèn led hắt, đèn led RGB,…được ứng dụng trong trang trí nhà ở; trang trí quán cafe; trang trí các shop quần áo, mỹ phẩm,…
• Ánh sáng đèn led với đủ màu sắc lung linh làm tôn thêm vẻ đẹp của không gian; tạo điểm nhấn bắt mắt thu hút người nhìn.

Chiếu sáng công nghiệp

• Những dòng đèn như: đèn led chống cháy nổ, đèn panel, đèn tuýp, đèn led nhà xưởng,…chuyên dùng chiếu sáng nhà xưởng công nghiệp.
• Đèn led chiếu sáng tiết kiệm điện, tuổi thọ cao giúp tăng thêm tối ưu chi phí đầu tư cho các doanh nghiệp.

Chiếu sáng công cộng

• Đèn đường led và đèn pha ứng dụng trong chiếu sáng đường phố; chiếu sáng các không gian công cộng: công viên, lối đi ngoài khu đô thị,…
• Ánh sáng đèn led góp phần đảm bảo an ninh công cộng.

Chiếu sáng trong y học

• Một số loại đèn led đặc biệt được dùng ứng chiếu sáng phòng sạch bệnh viện.
• Ngoài ra, đèn led còn có tác dụng trong y khoa: trẻ hóa da, trị mụn và trị vàng da.

Chiếu sáng nông nghiệp

• Không chỉ trong công nghiệp mà trong nông nghiệp cũng có sự xuất hiện của đèn led.
• Ánh sáng đèn led góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng của cây trồng, tăng năng suất.

2. Nguyên lý đèn led hoạt động

Dựa vào nguyên lý hoạt động của đèn led để chọn loại đèn, chọn cách lắp bóng đèn led phù hợp với không gian cần chiếu sáng.

2.1 Nguyên lý phát sáng của đèn led

• Đèn led hoạt động dựa trên công nghệ bán dẫn nên hoạt động của đèn Led khá giống với nhiều loại đi-ốt bán dẫn.
• Khối bán dẫn loại P có chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương. Nên khi ghép khối bán dẫn N thì các lỗ trống sẽ chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc đó, khối P lại nhận thêm các điện tử mang điện tích âm từ khối N chuyển sang.
• Kết quả là khối P tích điện âm (dư thừa điện tử và thiết hụt chỗ trống) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa chỗ trống).
• Ở biên giới hai mặt bên tiếp giáp P – N, một số điện tử sẽ bị lỗ trống thu hút. Khi chúng tiến lại gần nhau sẽ tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng.
• Tùy thuộc vào mức năng lượng được giải phóng ra cao hay thấp, bước ánh sáng phát ra sẽ khác nhau. Mức năng lượng sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.

2.2 Nguyên lý led đổi màu

2.2.1 Cấu tạo đèn led đổi màu

• Đèn led đổi màu cũng được cấu tạo bao gồm 03 bộ phận chính là Chip Led, nguồn Driver và thân đèn.
• Hoạt động của đèn led đổi màu sẽ khác biệt so với các loại đèn led thông thường tạo ra nhiều ánh sáng khác nhau phù hợp sử dụng trong trang trí nhà, sân khấu, sự kiện…

2.2.2 Nguyên lý đổi màu

• Được sản xuất dựa trên công nghệ mới cho phép tích hợp ba loại đèn led vào chung một module đèn led với ba màu sắc khác nhau là màu Đỏ – Xanh lá cây – Xanh dương.
• Đèn sẽ hoạt động theo nguyên lý ngẫu nhiên phối ba màu này với nhau, từ đó tạo ra rất nhiều màu sắc khác nhau. Ví dụ: nếu bật đèn Đỏ – Xanh dương sẽ tạo ra ánh sáng màu hồng, bật Đỏ – Xanh lá cây cho ra ánh sáng màu vàng, bật cả ba sẽ cho ra ánh sáng màu trắng.
• Kết hợp sử dụng các Bo mạch điều khiển tự động có thể lập trình được, các module của đèn sẽ được điều chỉnh sáng tắt, rượt đuổi hay đổi màu theo ý muốn.

2.3 Nguyên lý đèn tuýp led

2.3.1 Cấu tạo bóng đèn led 1m2

Cấu tạo bóng đèn led 1m2 bao gồm những bộ phận sau:

• Phần vỏ: Được thiết kế bằng vỏ nhựa tán quang và vỏ nhôm tạo thẩm mỹ cho bóng đèn, bảo vệ các linh kiện của đèn trong quá trình hoạt động.
• Phần nguồn: Là bộ phận rất quan trọng của đèn, giúp đèn được hoạt động ổn định và bền bỉ.
• Chip led: Là trái tim của đèn led, là nơi phát ra ánh sáng đèn.
• Mạch gắn chip led: Là một bộ phận dẫn điện cho chip led. Đồng thời, đây cũng là nơi tản nhiệt ra ngoài vỏ nhôm.

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của tuýp led

• Đèn tuýp led hoạt động dựa trên một công nghệ bán dẫn tiên tiến. Khi khối bán dẫn mang ký hiệu P chứa các chỗ trống mang điện tích dương gặp khối bán dẫn ký hiệu N thì các lỗ trống sẽ bắt đầu khuếch tán nhập vào khối N. Đồng thời, khối N cũng có các điện tử mang điện tích âm được khối P tiếp nhận.
• Với cơ chế này, các điện tử sẽ bị lỗ trống thu hút và tiến lại gần với nhau ở hai biên giới tiếp giáp tạo ra điện tử trung hòa. Quá trình này sẽ giải phóng năng lượng và phát ra ánh sáng.

Xem thêm: Cách sử dụng đèn led công nghiệp

2.4 Nguyên lý cấu tạo đèn led dây

2.4.1 Nguyên tắc đấu đèn led

• Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ: Led driver, đèn led dây, dây điện, kìm, kéo, tua vít, mỏ hàn.
• Đấu nối đèn led vào bộ nguồn: xác định dây âm (-), dây dương (+) để đấu nối cho chính xác. Xác định đầu ra và đầu vào trên nguồn led.
• Chú ý: 1 mét đèn led dây 12V thì tương ứng với 1A. Khi đấu nối phải tính toán kỹ lưỡng, chính xác để tránh xảy ra chập cháy.

2.4.2 Nguyên lý mạch điện đèn led

3. Nguyên lý mạch đèn led

3.1 Sơ đồ nguyên lý đèn led

• Sơ đồ nguyên lý đèn led được thể hiện cụ thể trong hình ảnh sau:

• Khi có điện áp, dòng điện sẽ đi từ mặt P sang mặt N, điện tích gặp lỗ trống ở mối nối PN sẽ rơi vào trạng tháng năng lượng thấp. Khoảng cách năng lượng càng cao thì độ dài sóng ánh sáng phát ra càng ngắn.

3.2 Sơ đồ mạch đèn led nguồn 220V

• Sơ đồ mạch điện nguồn 220V được thể hiện trong bảng sau:

• Đối với mạch nguồn 220V, người dùng phải đấu nối cẩn thận đấu nối. Cần phải lựa chọn đèn LED chất lượng đảm bảo.

Xem thêm: Cách đấu LED nguồn 12V

Qua thông tin về nguyên lý đèn led, cấu tạo và hoạt động của đèn led giúp bạn lựa chọn đèn led chất lượng một cách chính xác. Hãy lựa chọn đơn vị bán đèn led uy tín để đảm bảo chất lượng sản phẩm cũng như dịch vụ. Tham khảo các dòng đèn led highbay 200w dùng cho nhà xưởng diện tích rộng tại website: mobitool.net.