Cấu tạo đèn LED chi tiết và nguyên lý hoạt động của 18 loại đèn phổ biến

Hiểu rõ cấu tạo đèn LED giúp bạn chọn đúng sản phẩm cho nhu cầu của mình. Đồng thời biết cách bảo quản và sử dụng đèn LED một cách hiệu quả. Qua đó, có thể tận dụng lợi ích của ánh sáng LED, bao gồm tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, và chất lượng ánh sáng tốt nhất. Trong bài viết này, sẽ tổng hợp các thông tin chi tiết nhất về cấu tạo các loại đèn LED phổ biến hiện nay. 

Cấu tạo của đèn LED công nghệ 6

Theo sách giao khoa công nghệ lớp 6, cấu tạo đèn LED bao gồm 3 bộ phận chính: Vỏ đèn -> bộ nguồn -> Bảng mạch LED. 

• Vỏ đèn có tác dụng bảo vệ chip, nguồn và linh kiện khác bên trong. Đồng thời có tác dụng bảo vệ sự an toàn cho người dùng.
• Bộ nguồn có tác dụng cung cấp và điều chỉnh dòng điện phù hợp với hoạt động của đèn.
• Bảng mạch LED có tác dụng liên kết chip LED và truyền điện cho chip LED phát sáng.

1. Cấu tạo đèn LED gồm 6 bộ phận chính

Cấu tạo của đèn LED được cấu tạo gồm 6 bộ phận từ ngoài vào: Vỏ đèn > thấu kính > Chip LED > Mạch in > Tản nhiệt > Nguồn LED.

1.1 Chip LED

• Đây là bộ phận quan trọng nhất của bộ đèn LED. Bộ phận chip LED đóng vai trò phát sáng và quyết định tới 90% tuổi thọ của đèn. 
• Bên trong mỗi chip LED có 1 đi-ot bán dẫn dùng để dẫn điện khi đèn hoạt động, thường sẽ pha thêm tạp chất tiếp giáp P (đầu Anot) và N (Katot). Hai đầu này bổ sung cho nhau kéo dài tuổi thọ đèn.

Để hiểu rõ hơn về bộ phận này, hãy xem thông tin chi tiết trong bài LED là gì.

1.2 LED Driver (nguồn)

• Nguồn là nơi cung cấp điện cho bóng đèn phát sáng. Nguồn được nối với dòng điện qua bộ cáp nguồn.
• LED Driver trong thân đèn giữ vai trò điều chỉnh ổn định dòng điện cho phù hợp với hoạt động của chip LED.
• Thông thường, một bộ nguồn chất lượng sẽ được thiết kế đạt tiêu chuẩn chống nước và chống bụi > IP65. Hiệu suất hoạt động của nguồn đạt >90%.
• Có nhiều loại LED Driver khác nhau cho từng loại đèn LED: nguồn 12V, nguồn 220V, nguồn 26V,…

1.3 Mạch in

• Đây là bộ phận dùng để gắn chip LED, thường làm từ chất liệu nhôm.
• Chất lượng mối hàn giữa mạch in với chip LED ảnh hưởng tới độ bền của đèn.

1.4 Thấu kính

• Thông thường, ở mỗi chip LED hoặc mặt đèn sẽ có thấu kính với tác dụng là bảo vệ chip LED và tạo góc mở sáng riêng cho từng loại đèn.
• Đèn LED có thể sử dụng thấu kính bằng hoặc thấu kính lồi.

1.5 Bộ tản nhiệt

• Bộ phận tản nhiệt được thiết kế nhằm mục đích đưa các tinh thể phát sáng có nhiệt độ cao xuống mức nhiệt thấp hơn.
• Bộ phận tản nhiệt bao gồm keo tản nhiệt và cánh tản nhiệt bằng nhôm xẻ rãnh sâu.
• Tản nhiệt chất lượng tốt làm mát hiệu quả đảm bảo cho đèn hoạt động ổn định. Đồng thời, góp phần làm tăng tuổi thọ cho đèn LED theo đúng thông số ghi trên thân đèn. 
• Phần mạch in cần được lắp ráp cẩn thận và sử dụng chất liệu bằng hợp kim nhôm để bộ tản nhiệt phát huy hết công dụng của nó.

1.6 Thân vỏ đèn LED

• Để đảm bảo đèn LED hoạt động tốt nhất thì  lớp vỏ bảo vệ đóng vai trò cực kỳ quan trọng.
• Thân vỏ đèn LED phải được làm bằng những hợp kim nhôm chuyên dụng. Vỏ đèn được cấu tạo nhiều kiểu dáng khác nhau tùy dòng đèn nhằm mục đích bảo vệ tất cả linh kiện phía trong. 
• Vỏ đèn được thiết kế kín khít đảm bảo khả năng chống bụi, chống nước tốt; đồng thời đảm bảo khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng để đèn hoạt động ổn định và bền hơn.

Ngoài ra một số đèn còn có thêm các bộ phận khác như chóa đèn, tấm phản quang, điều khiển thay đổi chế độ sáng.

Xem thêm: Cấu tạo đèn LED siêu sáng – Đèn LED phát sáng như thế nào?

2. Đèn LED phát sáng như thế nào? 

2.1 Nguyên lý phát sáng

Nguyên lý hoạt động làm phát sáng đèn LED

• Trong trạng thái ban đầu, các nguyên tử của vật liệu sử dụng trong đèn LED (Cơ bản là nhôm-gallium-arsenide) được liên kết chặt chẽ nhờ các electron tự do.
• Tạp chất (doping) cung cấp các electron tự do (N-type) vào hệ thống; hoặc hút một số electron đã tồn tại từ các nguyên tử (P-Type) tạo ra “lỗ hổng” trong quỹ đạo nguyên tử. 
• Các electron có thể di chuyển từ cực dương (dương) đến cực âm (âm) và ngược lại trong loại vật liệu P. Do tính chất của chất bán dẫn, dòng điện sẽ không bao giờ di chuyển theo 1 hướng.
• Cường độ ánh sáng phát ra từ chip LED sẽ phụ thuộc vào mức năng lượng của photon phát ra. Do đó, phụ thuộc vào năng lượng được giải phóng bởi các electron giữa quỹ đạo nguyên tử của vật liệu bán dẫn.
• Đáp lại kiểu doping của loại P, các electron trong LED di chuyển bằng cách rơi từ quỹ đạo cao hơn xuống các obitan thấp hơn giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (photon). Nếu các quỹ đạo này xa hơn nhau thì cường độ của ánh sáng phát ra càng lớn.
• Nguyên lý đèn LED phụ thuộc vào chip LED, nguồn LED.

Ánh sáng phát ra phụ thuộc vào loại vật liệu bán dẫn được sử dụng

• Sử dụng Gallium Arsenide (GaAs) làm chất bán dẫn là ánh sáng hồng ngoại.
• Sử dụng Gallium-Arsenide-Phosphorus (GaAsP) làm chất bán dẫn sẽ ra ánh sáng đỏ hoặc vàng.
• Sử dụng Gallium-Phosphorus (GaP) làm chất bán dẫn sẽ tạo ra ánh sáng đỏ hoặc xanh lục. 

2.2 Sơ đồ mạch đèn LED nguồn 220V

Lưu ý:

• Mạch sử dụng nguồn điện xoay chiều dân dụng phải cẩn thận.
• Tụ điện dùng trong mạch phải là loại không phân cực chịu điện áp cao nên sử dụng loại 400V cho nguồn điện 220VAC.
• Các điện trở hoạt động lâu dài nên sử dụng các loại điện trở có công suất nhiệt 2W hoặc 3W.

3. Cấu tạo bóng đèn LED của một số dòng thông dụng

3.1 Cấu tạo đèn LED tròn (LED bulb)

• Đèn LED tròn hay còn gọi là đèn LED Bulb được thiết kế kiểu trụ đứng, phần bóng bo tròn. 
• Đèn có hình dáng bên ngoài giống với đèn sợi đốt nhưng cấu tạo bên trong hoàn toàn khác xa nhau.

• Đèn LED tròn sử dụng Chip LED SMD cao cấp giúp đèn có tuổi thọ cao hơn các loại đèn thường.
• Tìm hiểu chi tiết cấu tạo của chíp LED siêu sáng để dễ dàng lựa chọn loại đèn bulb.

3.2 Cấu tạo bóng đèn LED 1m2 (tuýp LED)

• Bóng đèn LED 1m2 hoạt động trên nguyên lý giải phóng năng lượng các electron khi có dòng điện truyền qua các vật liệu bán dẫn.
• Ứng dụng phổ biến trong chiếu sáng dân dụng. 
• Bóng tuýp LED có cấu tạo rất đơn giản không cần dây điện lằng nhằng hay các hóa chất độc hại.

• Chip LED: là bộ phận phát ra ánh sáng mà ta nhìn thấy, nên chọn những mẫu đèn LED tuýp có thương hiệu Chíp nổi tiếng như Epistar, Cree,… Thương hiệu của Chip LED quyết định tới giá thành và chất lượng của đèn tuýp LED.

3.3 Cấu tạo đèn LED đổi màu

Đèn đổi màu gồm 3 bộ phận chính là nguồn, chip đèn và thân đèn.

• Đèn LED đổi màu bao gồm 1 hay nhiều chip LED, được gắn với bảng mạch điện tử. 
• Bao quanh là một thấu kính chống nước cùng với gioăng cao su, ốc vít tán khít, đạt chỉ số IP >65.
• Chip LED: có vai trò phát sáng của đèn chuyên hóa điện năng thành quang năng
• Đèn thường sử dụng chip đèn có công suất cao, không phát sinh các chất độc hại và an toàn cho môi trường.

3.4 Cấu tạo đèn LED 3 màu

• Đèn LED 3 màu có kiểu dáng khá giống với các loại đèn LED thông thường. Tuy nhiên, điểm khác biệt tạo nên 3 màu ánh sáng chính là cấu tạo 2 loại chip LED cùng màu sắc khác nhau. 

• Chip LED là bộ phận đặc biệt quan trọng quyết định tới sự thay đổi màu sắc ánh sáng trong đèn LED âm trần 3 màu.

3.5 Cấu tạo đèn LED âm trần (downlight)

• Đèn LED âm trần (downlight) có 3 kiểu dáng chính khi nhìn bên ngoài: Đèn LED âm trần siêu mỏng; Đèn LED âm trần có đế tản nhiệt ở đuôi đèn; đèn LED âm trần Panel.

• Chip LED: là bộ phận cấu tạo đèn LED âm trần có tác dụng phát ra ánh sáng của đèn. Tuổi thọ của chính LED chính là tuổi thọ của đèn LED âm trần. Chip LED thường được gắn trên mạch in để được cố định.

3.6 Cấu tạo đèn LED năng lượng mặt trời

• Mỗi loại đèn năng lượng mặt trời có hình dáng khác nhau như: loại 2 tấm; loại 1 khối… với đủ mọi kiểu dáng phù hợp lắp đặt ở các vị trí khác nhau. 
• Một số loại đèn năng lượng mặt trời được ứng dụng nhiều: đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha LED, đèn LED âm đất, đèn LED sân vườn. 

• Đèn LED sử dụng năng lượng mặt trời là một khối hợp nhất với cấu tạo để sử dụng tự động mà không cần tác động lực nào của con người.
• Tùy từng loại đèn năng lượng mặt trời khác nhau mà số lượng bóng đèn chiếu sáng cũng khác nhau, có loại 16 bóng, 32 bóng…  

3.7 Nguyên lý cấu tạo đèn LED dây

• Đèn LED dây hầu hết đều được sử dụng các chip LED SMD cố định trên một dây PCB dẹt. Do đó, ánh sáng LED dây phát ra thường là dải sáng dài ứng dụng trang trí nhiều không gian.
• Chip LED dùng cho LED dây thường là loại: LED SMD 3030, LED 5630,…
• Thân LED dây là các mắt LED nhỏ nối tiếp với nhau, tạo nên chuỗi ánh sáng LED với độ sáng cao.

• LED dây tạo ra nhiều sắc màu như  màu trắng, đỏ, vàng, xanh da trời,…
• Kiểu dáng thiết kế linh hoạt có thể uốn, tạo hình dạng dạng dễ dàng phù hợp với nhu cầu. 
• Có dạng 5m hay 100m và có thể cắt ngắn tùy ý.

3.8 Cấu tạo đèn LED nhà xưởng

• Cấu tạo đèn LED nhà xưởng bao gồm 6 bộ phận chính: Chóa đèn > Thấu kính > Chip LED > Tản nhiệt > nguồn LED > Móc treo đèn.

• Dòng đèn UFO không có chóa tản nhiệt, góc mở sáng đèn tùy thuộc vào thấu kính trên mặt chip.

• Đèn nhà xưởng dùng để chiếu sáng nhà kho, xưởng sản xuất, nhà thi đấu,…

3.9 Cấu tạo đèn LED panel

• Đèn LED panel có cấu tạo gồm các bộ phận: Vỏ đèn > tấm phản quang/ khuếch sáng > tấm dẫn sáng > Chip LED > Tấm đáy > nguồn LED (driver).

• Đèn LED panel thường được sử dụng cho chiếu sáng dân dụng, nhà hàng, bệnh viện, văn phòng, trường học.

3.10 Cấu tạo đèn LED siêu sáng

• Cấu tạo đèn LED siêu sáng thường bao gồm 5 bộ phận chính: Vỏ đèn (mica/ nhựa) >> Chip LED siêu sáng > mạch in > nguồn LED > Đui đèn. 

• Đèn LED siêu sáng dùng cho chiếu sáng dân dụng.

Bên cạnh các mẫu đèn LED siêu sáng, người dùng có thể tham khảo thêm bóng đèn LED công nghiệp của chúng tôi để có giải pháp chiếu sáng tốt nhất cho nhà máy. 

3.11 Cấu tạo đèn LED UV

• Đèn UV có cấu tạo gần giống với đèn huỳnh quang, điểm khác biệt là ánh sáng có tia cực tím.
• Đèn UV có cấu tạo vỏ thủy tinh, bên trong có thạch anh, 2 đầu mạch chip là sợi wolfram.

3.12 Cấu tạo của các loại đèn phổ biến khác

4. Ứng dụng của đèn LED

4.1 Chiếu sáng dân dụng và trang trí

• Ngày nay, đèn LED được sử dụng ở tất cả các không gian trong nhà như: phòng khách, phòng ngủ, phòng bếp; ban công,…
• Đèn LED không chỉ mang lại ánh sáng cho hoạt động sinh hoạt diễn ra thuận tiện; mà còn là điểm nhấn trang trí cho không gian thêm lung linh.
• Ngoài chiếu sáng nhà ở, đèn LED còn được dùng để trang trí cho khách sạn; nhà hàng; quán cafe; hàng dong,…
• Các loại đèn LED dùng phổ biến cho chiếu sáng dân dụng và trang trí: đèn LED ốp trần; đèn LED âm trần; đèn LED hắt tường; đèn LED cầu thang; đèn LED thả trần,…

4.2 Nâng cao năng suất lao động cho ngành công nghiệp

• Một số đèn LED ứng dụng trong ngành công nghiệp: đèn LED nhà xưởng; đèn LED chống cháy nổ; đèn LED panel; đèn tuýp nhà xưởng; đèn pha LED;…
• Tùy vào loại hình nhà xưởng và nhu cầu chiếu sáng, mỗi doanh nghiệp lựa chọn loại đèn khác nhau.
• Ánh sáng đèn LED giúp hoạt động sản xuất trong nhà máy diễn ra thuận tiện, nhanh chóng; đồng thời nâng cao hiệu quả lao động.

>> Tham khảo: 30+ đèn LED nhà xưởng 120w tiết kiệm điện giá rẻ 2023

4.3 Mang lại hiệu suất cao cho nông nghiệp

• Một số loại đèn LED bulb, đèn LED tròn được dùng chiếu sáng cho sự tăng trưởng của cây.
• Các loại đèn LED được sử dụng phổ biến cho vườn rau, vườn thanh long, cafe,…

4.4 Ứng dụng trong y học

• Ánh sáng LED còn được ứng dụng trong y khoa với tác dụng tăng sinh collagen; trị mụn; trị vàng da,…

Trên đây là bài viết về cấu tạo đèn LED và nguyên lý hoạt động của các dòng đèn thông dụng. Dựa vào thông tin về cấu tạo đèn sẽ có cách lựa chọn đèn chất lượng và cách sử dụng đèn LED đạt hiệu quả tốt nhất. Tham khảo chi tiết thông số đèn LED sản phẩm và giá bán trên website: DenLEDnhaxuongcaocap.com.