LED là gì? Tất tần tật thông tin về LED chiếu sáng

Công nghệ LED được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ LED là gì, Cấu tạo và hoạt động của LED như thế nào? Nguyên lý hoạt động của công nghệ LED, lịch sử phát triển cũng như những ứng dụng thực tế giúp LED trở thành xu hướng chiếu sáng hiện đại.

1. LED nghĩa là gì? LED Lighting là gì

Nhiều người thường sử dụng hai khái niệm LED và đèn LED như nhau, tuy nhiên trên thực tế đây là hai khái niệm khác biệt.

1.1 Công nghệ LED là gì? Ký hiệu LED

• LED là ký hiệu viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Light Emitting Diode”, được hiểu là diot phát quang (LED). Hiểu theo nghĩa khác, LED là các điốt có khả năng phát sáng, tia tử ngoại, hoặc tia hồng ngoại.
• Về bản chất LED là một điốt có chứa một chip bán dẫn có pha các tạp chất, để tạo ra một tiếp giáp P-N. Khối P chứa lỗ trống, khối N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt (kênh P) tới K-tốt (kênh N), khi nguồn điện lấp đầy chỗ trống sẽ sinh ra bức xạ ánh sáng, những bước sóng phát ra có màu sắc khác nhau tùy thuộc vào tạp chất trong chip bán dẫn. LED được phân thành 3 loại chính theo dải công suất là cỡ nhỏ, cỡ trung bình và cỡ lớn.

1.2 Sự phát triển của LED

• Từ năm 1907 đến năm 1961, các nhà khoa học đã lần lượt phát hiện ra các điốt có khả năng bức xạ ánh sáng, bức xạ hồng ngoại.
• Năm 1961, hai nhà khoa học Robert Biard và Gary Pittman đã phát minh ra LED hồng ngoại.
• Năm 1962, Holonyak là người đầu tiên sáng chế ra LED có khả năng phát sáng đỏ. Ông được xem là cha đẻ của LED. Sau đó, các loại LED ánh sáng vàng, đỏ cam cũng lần lượt ra đời.
• Đến năm 1976, công nghệ LED đã được đưa vào chiếu sáng đầu tiên khi T. P. Pearsall tạo ra LED có công suất cao, phù hợp với cáp quang.

Từ những thí nghiệm và nghiên cứu, các nhà khoa học đã đặt nền móng cho công nghệ LED phát sáng. Hiện nay ứng dụng LED cho thiết bị đèn LED là giải pháp chiếu sáng tốt nhất.

Ngày nay, công nghệ LED không chỉ được ứng dụng trong các thiết bị chiếu sáng mà còn xuất hiện trong màn hình điện tử, biển quảng cáo, thiết bị điện tử gia dụng, ô tô và nhiều lĩnh vực công nghệ khác.

2. Cấu tạo của LED

2.1 Mắt chip (vi mạch)

• Mắt chip chính là bộ phận quan trọng nhất của LED. Đây cũng là thành phần quan trọng cấu tạo nên đèn LED.
• Trong mắt chip bao gồm chất bán dẫn gồm có các tạp chất giữa hai khối P – N. 
• Khi dòng điện chạy qua, chất bán dẫn của cực N sẽ lấp đầy lỗ trống trong chất bán dẫn P. Điều này giúp LED phát sáng hiệu quả. 
• Mắt chip được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau quy định nên công suất của LED.
• Các thương hiệu sản xuất mắt chip chất lượng: Nichia – Nhật Bản, Cree – Mỹ, Bridgelux – Mỹ, Osram – Đức,..

2.2 Giá đỡ (Bảng mạch)

• Giá đỡ còn được gọi là bảng mạch được dùng để gắn mắt chip lên trên bề mặt. 
• Bảng mạch còn được sử dụng để tản nhiệt, hạn chế bị nóng do chiếu sáng trong thời gian dài. 
• Giá đỡ thường được dùng chất liệu lõi kim loại PCB để gắn mắt LED hiệu quả.

2.3 Tản nhiệt

• Tản nhiệt của LED giúp LED không bị nóng khi phát sáng. Đây là ưu điểm giúp LED không bị chập cháy, nâng cao tuổi thọ cho chip LED.
• Bộ phận tản nhiệt sử dụng keo tản nhiệt: keo nhựa silica hoặc keo nhựa epoxy.
• Trong đó, keo nhựa silica có khả năng tản nhiệt tốt, giá thành cao giúp suy giảm quang thông thấp. Keo nhựa epoxy giá rẻ nhưng khả năng tản nhiệt thấp. 

2.4 Dây dẫn điện

• Dây dẫn điện được dùng để nối từ hai cực của chân mang theo nguồn điện đến chip. 
• Dây dẫn màu vàng có khả năng dẫn điện tốt hơn so với các loại dây dẫn khác. 

2.5 Thấu kính bảo vệ

• Thấu kính bảo vệ có nhiệm vụ bảo vệ LED khỏi tác động từ môi trường (bụi bặm, nước) hoặc tác động của sự va chạm. 
• Đặc biệt, thấu kính giúp phân phối ánh sáng đồng đều, định hình góc chiếu sáng chùm hoặc chiếu sáng rộng.

3. Nguyên lý hoạt động của LED

3.1 LED phát sáng như thế nào?

• Trong LED có hai khối bán dẫn loại P chứa lỗ trống và khối bán dẫn N chứa nhiều điện tử có điện tích dương.
• Khi có dòng điện chạy qua, các lỗ trống của khối bán dẫn P dịch chuyển qua khối bán dẫn N. Đồng thời, điện tử của khối N khuếch tán qua khối bán dẫn P.
• Hai khối bán dẫn P – N tích điện trái dấu nhau ( điện âm – điện dương). Tại vị trí hai khối tiếp giáp nhau, các điện tử bị lỗ trống hút và làm đầy lỗ trống.bức xạ điện từ – phát ra ánh sáng. 

3.2 Cách tạo ra màu ánh sáng khác nhau của LED

• Ánh sáng của LED khi chiếu sáng ra màu phụ thuộc vào chất liệu của LED. 
• Năng lượng của ánh sáng càng lớn chính là màu của ánh sáng mà mắt của người bình thường sẽ nhìn thấy.
• Mỗi mức năng lượng của ánh sáng sẽ quy định màu ánh sáng khác nhau. Do vậy, khi sản xuất LED sẽ cần chú ý đến chất liệu để quy định màu ánh sáng. 

Cách hình thành ánh sáng trắng

Cách hình thành ánh sáng màu khác

• Đối với những màu sắc khác chỉ cần sử dụng các hỗn hợp màu đơn sắc từ ánh sáng đỏ, xanh, vàng, ( R/G/B/W).
• Sau đó kết hợp với bột lưu huỳnh và điều khiển các chip đơn sắc theo từng màu để phát sáng. Khi đó, ánh sáng được phát ra sẽ có màu theo yêu cầu. 

4. Phân loại chip LED

4.1 LED SMD

• LED SMD là tên viết tắt của cụm từ “Surface Mounted Device”. 
• Cấu tạo: LED SMD có một chân được gắn trên bảng mạch. Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt. 
• Chip SMD là loại LED có nhiều màu ánh sáng xanh, đỏ, vàng chuyên dùng cho đèn LED đổi màu.  
• Hiện nay LED SMD được sử dùng để gắn cho các loại đèn LED chiếu sáng dân dụng, đèn LED trang trí,….

Một số chip LED SMD phổ biến:

4.2 LED COB

• LED COB là loại chip LED được sản xuất với công nghệ hiện đại nhất hiện nay. COB là viết tắt của cụm từ “Chip On Board” tức là các chip LED được tích hợp với nhau. 
• Chip LED COB chiếu sáng tập trung, độ rọi cao hơn LED SMD.
• LED COB hiện được lắp đặt cho đèn LED công suất lớn như đèn chiếu xa, đèn LED nhà xưởng, đèn đường LED,.. 
• Nhược điểm của LED COB chỉ có ánh sáng đơn sắc, không đổi màu. Ngoài ra, COB LED có giá thành cao hơn so với chip SMD, DIP,..

4.3 LED MCOB

• Chip LED MCOB được viết tắt từ cụm từ “Multiple Chip On Board”. Đây là các LED COB công suất nhỏ được lắp ghép trên cùng một bo mạch. 
• LED MCOB có khả năng chiếu sáng tối đa; khả năng tản nhiệt tốt. 

4.4 DIP LED

• LED DIP là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh “Duel In-Line Package”. DIP được biết đến là loại LED sử dụng công nghệ đã cũ phổ biến đầu thế kỉ 21. 
• LED DIP có các chỉ số hoàn màu thấp, chiếu sáng không gian nhỏ.
• Ứng dụng của chip LED DIP chủ yếu sử dụng làm đèn LED biển quảng cáo; đèn LED trên các thiết bị trong gia đình như điều khiển tivi, điều hòa,.. 

4.5 LED Piranha

• LED Piranha hay còn gọi là chip Piranha  được thiết kế nhỏ mang kiểu dáng đầu phẳng, đầu lồi và lõm. 
• Chip LED Piranha có công suất nhỏ, đa dạng được sử dụng phổ biến cho ứng dụng đèn LED xe ô tô, biển quảng cáo. 
• Một số loại chip LED phổ biến như: chip LED Piranha 8mil, chip LED 9mil, chip LED 10mil

Ngoài cách phân loại theo cấu tạo và công nghệ LED, còn có cách phân loại theo công suất hoặc theo kích thước.

Ví dụ:

• Chip LED công suất nhỏ: 
• Chip LED công suất vừa 
• LED công suất lớn

4.6 LED driver là gì?

• LED driver chính là bộ nguồn của đèn LED.

Xem chi tiết: LED Driver là gì? Xem ngay 5 thông tin chi tiết quan trọng nhất

4.7 LED RGB là gì?

• LED RGB là loại LED phối hợp giữa 3 màu ánh sáng: đỏ, xanh lá và xanh dương để tạo ra nhiều màu ánh sáng khác.

4.8 LED rainbow là gì?

• LED Rainbow là loại đèn LED có khả năng chuyển động linh hoạt 7 màu sắc như sắc cầu vồng theo hiệu ứng âm thanh.

=>>> Xem thêm thông tin chi tiết về LED Rainbow và LED RGB trong bài: “LED RGB là gì? 5 thông tin quan trọng nhất về LED đổi màu RGB“.

5. Đèn LED là gì?

Nhiều người thường sử dụng hai khái niệm LED và đèn LED như nhau, tuy nhiên trên thực tế đây là hai khái niệm khác biệt. Đèn LED là gì?

5.1 Đèn LED là gì?

Đèn LED là thiết bị chiếu sáng sử dụng công nghệ LED. Có thể hiểu đơn giản: LED giống như “trái tim phát sáng”, còn đèn LED là toàn bộ hệ thống giúp ánh sáng đó hoạt động ổn định và hiệu quả.

Đèn LED thường bao gồm các bộ phận sau:

• Chip LED: Bộ phận trực tiếp tạo ra ánh sáng.
• Driver LED (nguồn LED): Chuyển đổi và ổn định dòng điện để chip hoạt động ổn định.
• Bộ tản nhiệt: Giúp giảm nhiệt độ vận hành, kéo dài tuổi thọ.
• Vỏ đèn và thấu kính: Bảo vệ linh kiện và định hướng ánh sáng.

5.2 Vì sao LED trở thành công nghệ chiếu sáng phổ biến?

Không phải ngẫu nhiên mà LED đã thay thế phần lớn đèn sợi đốt, đèn compact hay đèn huỳnh quang. Công nghệ LED giúp đèn:

• Đèn LED có khả năng chuyển đổi phần lớn điện năng thành ánh sáng thay vì thất thoát thành nhiệt. Hệ số công suất của đèn đạt từ 0.7-0.95 PF, hiệu suất phát quang đạt trên 100lm/w.
• Đèn LED có tuổi thọ cao và khả năng tiết kiệm điện năng gấp 3-5 lần đèn truyền thống. 
• LED được đánh giá là giải pháp chiếu sáng thân thiện với môi trường nhờ:
  Tiêu thụ ít điện năng hơn.
  Giảm phát thải gián tiếp từ sản xuất điện.
  Không chứa thủy ngân như một số công nghệ chiếu sáng cũ.

• Tham khảo thông tin trong quy định tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7922:2008 Ký hiệu bằng hình vẽ trên sơ đồ.

6. Ứng dụng của công nghệ LED 

6.1 Ứng dụng của LED trong sản xuất đèn LED

• Các loại LED như LED SMD, LED COB đã nhanh chóng được đưa vào ứng dụng sản xuất đèn LED. 
• Thiết bị chiếu sáng đèn LED mang những ưu điểm nổi bật như hiệu suất chiếu sáng cao; tuổi thọ lâu dài; tiết kiệm điện năng để giảm chi phí cho người dùng. 
• Một số loại đèn LED phổ biến: đèn LED âm trần; đèn pha LED; đèn LED highbay;… dùng chiếu sáng nhà ở, văn phòng, nhà xưởng, đường phố,…

6.2 Ứng dụng cho thiết bị điện – điện tử

• Các thiết bị điện tử như tivi, máy tính hiện đang sử dụng công nghệ LED hiện đại.
• LED được đưa vào ứng dụng sản xuất màn hình máy tính, tivi mang đến màu sắc chân thực, sắc nét và tươi sáng hơn.

6.3 Ứng dụng cho LED trang trí và quảng cáo

• LED trang trí sử dụng các loại chip LED đổi màu liên tục để tạo sự nổi bật cho các không gian. Người dùng có thể sử dụng các loại đèn LED dây, đèn LED trang trí sân vườn, hồ bơi,…
• Đồng thời, LED chính là công nghệ lắp đặt cho khung biển quảng cáo được ưa chuộng nhất hiện nay. 
• Các loại chip LED chất lượng, đa màu sắc giúp các biển quảng cáo thêm phần nổi bật, lung linh. 

6.4 Ứng dụng LED cho đèn giao thông

• Đèn LED có khả năng chiếu sáng và đổi màu theo lập trình được cài đặt trước. 
• Ứng dụng công nghệ LED được sử dụng phổ biến như đèn LED giao thông, đèn LED hàng không, sân bay, tháp truyền hình, trạm phát sóng…. 

6.5 Ứng dụng LED trong y học và làm đẹp

• Ngoài các ứng dụng trong chiếu sáng, công nghệ LED nhanh chóng được ưa vào trong y học và làm đẹp. 
• Ánh sáng của LED là loại ánh sáng hồng ngoại có tác dụng trong chữa bệnh và chăm sóc da.  
• Một số ứng dụng nổi tiếng trong y học như: hỗ trợ điều trị ung thư, trị bệnh vàng da, trị mụn,. 
• Đối với  làm đẹp, LED dùng cho công nghệ như trẻ hóa da bằng đèn LED, chống viêm da, có khả năng điều tiết bã nhờn,…

7. Các thông số cần lưu ý khi mua chip LED  

7.1 Công suất

• Chip LED đều có đa dạng công suất nhỏ đến công suất cực lớn.
• Mỗi công suất phù hợp với diện tích không gian và mục đích chiếu sáng khác nhau.
• Do đó, cần quan tâm tới công suất đèn để tránh lãng phí hoặc thiếu ánh sáng.

7.2 Hiệu suất phát quang

• LED là đi-ốt phát sáng với hiệu suất lên tới hơn 150 lm/w.
• Hiệu suất chiếu sáng càng cao thì khả năng tiết kiệm điện càng vượt trội.

Xem thêm: Bột huỳnh quang là gì?

7.3 Nhiệt độ màu

• LED phát sáng với dải nhiệt độ màu đa dạng từ 2700K – 7000K theo mức ánh sáng trắng ấm, ánh sáng ban ngày, ánh sáng mờ trắng. 
• Ánh sáng từ đèn LED đáp ứng yêu cầu chiếu sáng cho từng khu vực khác nhau. 

7.4 Tuổi thọ

• Đèn LED sử dụng linh kiện chính hãng cao cấp và bộ tản nhiệt chất lượng sẽ cho tuổi thọ cao.
• Tốc độ suy giảm quang thông thấp; tuổi thọ gấp từ 2 – 3 lần so với loại đèn sợi đốt, đèn halogen, đèn huỳnh quang.

7.5 Tản nhiệt

• LED có khả năng tản nhiệt nhanh chóng, tỏa nhiệt thấp. Do vậy, chip LED hạn chế bị nóng giúp ngăn các trường hợp chập cháy.
• Hiện nay, LED sử dụng chất liệu kim loại hoặc epoxy để tản nhiệt dễ dàng hơn. 

7.6 Kích thước chip LED

• Chip LED được thiết kế với kích thước nhỏ từ 0.5 mm – 12mm.
• Do vậy. chip LED được lắp đặt dễ dàng cho các thiết bị đèn LED chiếu sáng. 
• LED nhỏ gọn dễ dàng đóng hộp và vận chuyển tiết kiệm chi phí. 

Thông qua phân tích “LED là gì?” giúp người dùng hiểu rõ chi tiết về LED. Từ đó, doanh nghiệp lựa chọn được loại LED phù hợp để sản xuất đèn LED. Người dùng biết cách phân biệt đèn LED COB hay LED SMD,…. Tham khảo sản phẩm đèn LED nhà xưởng kèm báo giá tại DenLEDnhaxuongcaocap.com.