Tác dụng của đèn led? Vai trò và lợi ích của đèn led trong cuộc sống

Bạn đã hiểu led là gì? Có bao nhiêu loại đèn led hiện nay? Vậy mối tương quan giữa chip led và đèn led là gì? Chip led ảnh hưởng gì đến hoạt động của đèn led? Vai trò và lợi ích của đèn led là gì trong cuộc sống? Hãy cùng Led Xanh tìm hiểu qua bài viết này nhé.

Bài viết liên quan: 

• 9 Tiêu chí CHUẨN giúp bạn chọn mua đèn LED chất lượng

• So sánh cực chi tiết 3 loại bóng đèn led, huỳnh quang, sợi đốt

1. Chính xác thì đèn led là gì?

Đèn led là viết tắt của "Diode phát sáng." Bóng đèn LED là một thiết bị điện tử phát ra ánh sáng khi có dòng điện đi qua nó. Đèn LED ban đầu chỉ tạo ra ánh sáng đỏ, nhưng đèn LED hiện đại có thể tạo ra một số màu khác nhau, bao gồm ánh sáng đỏ, lục và lam ( RGB ). Những tiến bộ gần đây trong công nghệ LED đã giúp cho đèn LED có thể tạo ra ánh sáng trắng.

2. Sự phát triển của bóng đèn led

Thoạt nhìn đèn led có vẻ như là công nghệ mới, tuy nhiên chúng cũng có lịch sử hơn 1 trăm năm. Hành trình các phát minh từ đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang và bây giờ là đèn led, một cải tiến lớn trong ngành chiếu sáng.

Sự phát triển của bóng đèn led 

3. Tại sao đèn led có nhiều màu sắc khác nhau?

Bên trong vật liệu bán dẫn của đèn LED, dải năng lượng chứa các electron và lỗ trống. Khi đèn led phát ra các hạt photon (hạt ánh sáng) là nhờ sự phân tách của các dải năng lượng. Năng lượng photon xác định bước sóng của ánh sáng phát ra, và xác định màu của các bước sóng đó. Các vật liệu bán dẫn khác nhau với các dải khác nhau tạo ra các màu sắc ánh sáng khác nhau. 

Đèn LED bao gồm các vật liệu bán dẫn hỗn hợp, được tạo thành từ các yếu tố từ nhóm III và nhóm V của bảng tuần hoàn (chúng được gọi là vật liệu III-V). Ví dụ về vật liệu III-V thường được sử dụng để chế tạo đèn LED là gallium arsenide (GaAs) và gallium phosphide (GaP). Các vật liệu bán dẫn khác nhau (được gọi là chất nền) và các tạp chất khác nhau dẫn đến màu sắc ánh sáng khác nhau từ đèn LED.

Vật liệu LED: là vật liệu bán dẫn chính được sử dụng để sản xuất đèn LED là:

• Indium gallium nitride (InGaN): đèn LED độ sáng cao màu xanh lam, xanh lá cây và tia cực tím

• Nhôm gallium indium phosphide (AlGaInP): đèn LED độ sáng cao màu vàng, cam và đỏ

• Aluminium gallium arsenide (AlGaAs): đèn LED đỏ và hồng ngoại

• Gallium phosphide (GaP): đèn LED màu vàng và màu xanh lá cây

Các màu cơ bản trong dải màu sắc

Ví dụ: AlInGaP và InGaN bao phủ gần như toàn bộ phổ ánh sáng. Để đạt được phổ màu lớn hơn là trộn các màu khác nhau của đèn LED trong cùng một thiết bị.

Kết hợp đèn LED màu đỏ, xanh lục và xanh lam trong một thiết bị LED đơn lẻ, chẳng hạn như đèn chiếu sáng hoặc đèn LED đa chip và kiểm soát cường độ tương đối của chúng có thể tạo ra hàng triệu màu. Ngoài ra, kết hợp màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam với số lượng bằng nhau tạo ra ánh sáng trắng. 

4. Nguyên lý hoạt động của bóng đèn LED

Một đèn LED có khả năng tạo ra ánh sáng do sự sắp xếp của hai vật liệu bán dẫn nằm giữa các điện cực của nó:

1. Loại N: Một chất bán dẫn có thêm electron (còn được gọi là các hạt tích điện âm).

2. Loại P: Một chất bán dẫn có thêm lỗ (còn được gọi là hạt tích điện dương

Kết nối chất bán dẫn loại N với điện cực âm và chất bán dẫn loại P với điện cực dương sẽ kích hoạt các electron để chúng có thể chảy qua điểm nối từ lớp âm sang lớp dương. Khi các electron phụ (hạt tích điện âm) di chuyển qua các lỗ phụ (hạt tích điện dương), chúng phát ra ánh sáng.

 

 Nguyên lý hoạt động của đèn led 

Vật liệu dẫn điện tạo nên đèn LED thường là nhôm-gallium-arsenide (AlGaAs), nhưng có những loại khác. Các vật liệu được chọn cụ thể vì chúng tạo ra các photon sẽ được giải phóng trên phần nhìn thấy của phổ ánh sáng. Loại vật liệu được chọn và được sử dụng làm thay đổi màu sắc của ánh sáng vì mỗi vật liệu tạo ra các photon ở bước sóng khác nhau, ảnh hưởng đến màu sắc mà mắt người có thể nhìn thấy được.

Bước sóng ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được

5. Cấu tạo của đèn led 

Tất cả các đèn LED loại chiếu sáng đều có chung cấu trúc cơ bản. Chúng bao gồm một chip led làm chất bán dẫn (Một vật liệu quan trọng nhất trong cấu tạo của đèn led), chất nền hỗ trợ khuôn, các tiếp điểm để cấp nguồn, dây liên kết để kết nối các tiếp điểm với khuôn, tản nhiệt, ống kính và vỏ ngoài.

Lăng kính:(Lens) Góc chiếu của đèn led được phát ra bao nhiêu độ phụ thuộc vào góc chùm được quy ước của nhà sản xuất. 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.

Chip LED: Đây là bộ phận phát ra ánh sáng cho đèn. Bộ phận quan trọng nhất để đo được chất lượng ánh sáng và hiệu suất phát quang của đèn. 

Vỏ ngoài: 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: 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 động là đủ để giúp cho bộ đèn có nhiệt độ hoạt động tốt nhất.

Cấu tạo chung của tất cả các loại đèn led 

6. Ưu điểm tuyệt vời của bóng đèn led

Đèn LED vẫn là loại bóng đèn đắt nhất bạn sẽ thấy trong các cửa hàng, nhưng chúng có lợi thế hơn các loại bóng đèn khác nhờ những ưu điểm vượt trội dưới đây

• Tiết kiệm năng lượng nhất: Bóng đèn led sử dụng năng lượng ít hơn 90% so với các loại sợi đốt truyền thống. Đèn huỳnh quang compact (CFL) sử dụng năng lượng ít hơn 60% -80% so với đèn sợi đốt. Đèn halogen sử dụng năng lượng ít hơn 20-30% so với đèn sợi đốt. 

• Tuổi thọ cao nhất: Đèn LED có tuổi thọ cực kỳ cao: thông thường các sản phẩm đèn led có khả năng chiếu sáng liên tục lên tới 6-10 năm. 

• Ánh sáng tốt nhất: Đèn led phát ra ánh sáng ngay lập tức khi mở công tắc, không như các loại đèn truyền thống hay nhấp nháy rồi mới phát sáng hoặc khi tắt thì bắt đầu mờ dần đi chứ không tắt hẳn. Đèn led có phổ ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên nhất nên đem lại chất lượng ánh sáng tốt hơn so với các bóng đèn thông thường. Nếu như đèn sợi đốt có ánh sáng vàng (2200K), đèn halogen thường (trắng ấm -2700K)... thì bóng đèn Led có phổ màu rộng và gần với màu ánh sáng tự nhiên nhất.

• An toàn cho môi trường: Do các hoạt động để sản xuất đèn truyền thống như halogen hay huỳnh quang cần các chất như photpho, thủy ngân để làm chất dẫn sáng thì cơ chế phát sáng của đèn led gần như là loại bỏ được các tạp chất này. Hơn thế nữa, việc đèn led có tuổi thọ lâu đời làm giảm thải các vật liệu được thải ra môi trường. Giảm thải khí CO2 trong quá trình sản xuất, giúp bảo vệ thiên nhiên, an toàn cho môi trường sống.

• Tỏa nhiệt ít: Nếu bóng đèn sợi đốt hoạt động bằng cách đốt nóng dây tóc của nó đến nhiệt độ tạo ra ánh sáng thì bóng đèn LED phát ra năng lượng điện từ dưới dạng ánh sáng khi có dòng điện chạy qua. Bằng cách biến năng lượng thành ánh sáng thay vì sử dụng nhiệt để tạo ra ánh sáng, đèn LED có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với các loại bóng đèn khác và ít tỏa nhiệt. Chúng được thiết kế để hấp thụ nhiệt mà các diot tỏa ra. 

7. Nhược điểm của bóng đèn LED là gì? 

• Giá: So với bóng đèn truyền thống thì bóng đèn led có giá thành đắt hơn do các yếu tố về cấu tạo và chất lượng. Ngày nay bóng đèn led đã dần có những mức giá tốt hơn để khuyến khích mọi nhà chuyển đổi từ những bóng đèn truyền thống sang bóng đèn LED

• Chất lượng: Ngày nay, sự phổ biến của đèn led là điều không thể bàn cãi. Đi đôi với đó là sự gia tăng của một loạt các sản phẩm hàng giả, hàng nhái trên thị trường. Những sản phẩm này nắm bắt được tâm lý thích đồ rẻ-đẹp nên đã xâm nhập vào thị trường đèn chiếu sáng gây ra các hệ lụy về màu sắc ánh sáng hiển thị, chất lượng ánh sáng, độ an toàn khi sử dụng đèn không đạt tiêu chuẩn. Là người tiêu dùng thông minh, hãy xem xét nguồn gốc của đèn trên bao bì sản phẩm, đảm bảo chúng có đầy đủ thông tin và nguồn gốc xuất xứ, các chỉ số cần thiết để chắc chắn rằng đây là loại đèn LED chất lượng.

8. Ứng dụng của bóng đèn led trong cuộc sống ngày nay

8.1. Ứng dụng đèn led trong chiếu sáng và trang trí

• Chiếu sáng

Chiếu sáng thương mại: khách sạn, TTTM, nhà hàng, cà phê,.....

Chiếu sáng gia đình: phòng ăn, phòng ngủ, sân vườn, ...

Chiếu sáng giao thông: đường, cầu, hầm...

• Trang trí

Trang trí lên các thiết bị: xe hơi, ….

Trang trí không gian: triển lãm đèn led....

Trang trí các sân vườn, tiểu cảnh,...

Trang trí công trình lớn: Cầu, toàn nhà cao ốc,...

Công trình Publicis Paris được thắp sáng bởi 17.000 bóng đèn led trang trí

8.2. Ứng dụng đèn LED trong y học

• Trẻ hóa da bằng đèn LED: Đèn chiếu LED được sử dụng với một bước sóng phù hợp ánh sáng màu vàng (bước sóng 590nm), với cường độ thấp tạo ra một chuỗi tia sáng phát theo xung, được lập trình đặc biệt nhằm tác động kích thích quá trình trẻ hóa tự nhiên của da, theo công nghệ điều biến quang để điều biến tăng hoặc giảm hoạt động của các tế bào sống. Khi chiếu vào da, các LED được lập trình sẵn này sẽ tác động kích thích cơ thể tăng sinh collagen và elastin bên dưới.

• Trị vàng da bằng đèn LED: Vàng da sơ sinh – một trong những căn bệnh phổ biến ở trẻ sơ sinh. Đèn LED cung cấp đủ ánh sáng cần thiết để loại bỏ lượng sắc tố vàng cam trong máu ở bệnh nhân bị dư thừa sắc tố vàng cam – căn bệnh có thể dẫn đến các tổn thương nghiêm trọng về não thậm chí tử vong. Liệu pháp dùng đèn chiếu vàng da là một trong những biện pháp đơn giản và an toàn nhất để điều trị căn bệnh này.

• Điều trị mụn trứng cá bằng kỹ thuật LED: Đèn LED với bước sóng phù hợp, tạo ra một chuỗi tia sáng phát ra cường độ thấp, được lập trình đặc biệt nhằm tác động sâu xuống trung bì da, kích thích tăng sinh collagen và elastin, thúc đẩy quá trình chống viêm da, làm lành da và điều tiết làm giảm nhờn da.

• Đèn LED giúp phát hiện ung thư: Nhờ sử dụng công nghệ led GaN – Gallium nitride mà các nhà khoa học Hàn Quốc; đã nghiên cứu ra cách phát hiện được các triệu chứng của bệnh ung thư. Đây là phát minh quan trọng trong ngành y học giúp phát hiện được sớm bệnh ung thư để kịp thời chữa trị. Sử dụng loại đèn này là do nó có khả năng tương tác sinh học trên cơ thể sống.

8.3. Ứng dụng đèn LED trong nông, ngư nghiệp

Đèn led được sử dụng nhiều trong chiếu sáng nông nghiệp

8.4. Ứng dụng LED trong ngành quảng cáo

Đường phố tràn ngập biển hiệu quảng cáo bằng đèn LED

8.5. Ứng dụng đèn LED trong truyền tin 

Tính năng chớp tắt liên tục, nhiều màu ánh sáng nên được ứng dụng lắp trên các điểm cao để báo tín hiệu như

• Hàng không: Nóc tòa nhà cao tầng, sân bay, cột điện cao áp,...
• Hàng hải, không lưu: Trạm phát sóng, tháp truyền hình,...
• Ngư nghiệp: tàu thuyền, hải đăng….

Ứng dụng đèn Led trong truyền tin

8.6. Ứng dụng đèn led trong ngành điện tử

• Các thiết bị gia dụng: báo hiệu nguồn điện trong thiết bị (là các mắt nhỏ gắn ở góc thiết bị dân dụng)
• Các thiết bị nghe nhìn: Màn hình máy tính, tivi,... 
• Điện tử viễn thông: trong thiết bị điều khiển từ xa, cảm biến hồng ngoại, công nghệ truyền dữ liệu qua tia hồng ngoại(IrDA), LED UV khử trùng nước.

9. Kết luận về vai trò và lợi ích của đèn led trong cuộc sống

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp chiếu sáng. Thiết bị đèn LED chiếu sáng đã giải quyết được các vấn đề tồn tại trong chiếu sáng truyền thống trước đây. Những yêu cầu về thẩm mỹ của thiết bị chiếu sáng, tính đa dạng trong thiết kế, linh hoạt trong cách lắp đặt đều được công nghệ đèn Led đáp ứng một cách tuyệt vời. 

Một số yêu cầu đặc biệt của thiết bị chiếu sáng như chống nước, chống cháy nổ, sự an toàn và độ tin cậy của thiết bị chiếu sáng cũng được đáp ứng. Có thể nói, đèn led đóng vai trò vô cùng quan trọng trong chiếu sáng và lợi ích mà đèn led mang lại được ứng dụng ưa chuộng hơn hẳn.  Vì vậy, ta có thể hiểu lý do đèn Led đang dần từng bước khẳng định vị thế, trở thành lựa chọn số 1 trong chiếu sáng hiện nay. 

---

Danh sách bài viết được nhiều người quan tâm:

Nguồn: https://ledxanh.vn/