Đèn LED - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn led

Đèn LED (Light Emitting Diode) là đi-ốt phát quang khi có dòng điện chạy qua. Ánh sáng đèn LED được phát triển đơn sắc yếu đến những nguồn ánh sáng đa sắc, hiệu quả chiếu sáng cao và chất lượng ánh sáng rất tốt.

1. Cấu tạo của bóng đèn LED

  • Phần tử phát sáng LED.

LED là một đi-ốt, chứa một chíp bán dẫn có pha các tạp chất để tạo ra một tiếp giáp P-N, kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt (kênh P) đến K-tốt (kênh N). Khi điện tử lấp đầy chỗ trống, nó sinh ra bức xạ ánh sáng, các bước sóng phát ra có màu khác nhau tùy thuộc vào tạp chất trong chíp bán dẫn.

  • Mạch in của bóng đèn

Chất lượng mạch in, chất lượng mối hàn giữa LED với mạch in ảnh hưởng đến lớn đến độ bền của đèn. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam, nếu chất lượng của mạch in và mối hàn không tốt dễ gây oxi-hóa đứt mạch in, làm cho đèn không thể phát sáng sau một thời gian sử dụng.

  • Bộ nguồn

Bộ nguồn cấp điện cho đèn LED phải đảm bảo cung cấp dòng điện và điện áp ổn định phù hợp lới loại LED đang sử dụng các linh kiện chế tạo bộ nguồn phải có tuổi thọ sử dụng tương đương với tuổi thọ của LED.

  • Bộ phận tản nhiệt

Bộ phận tản nhiệt cho đèn LED được thiết kế với mục đích đưa phần tinh thể phát sáng xuống nhiệt độ thấp nhanh nhất. Bộ phận này đặc biệt quan trọng khi thiết kế đèn LED công suất lớn, nếu bộ phận tản nhiệt này có kết cấu không phù hợp thì phần tử LED sẽ nhanh bị hỏng, hiệu suất phát sáng giảm đi đáng kể.

  • Vỏ

Để đảm bảo cho đèn hoạt động ổn định và bền, vỏ đèn được chế tạo để có độ chống thấm nước cao, đồng thời đảm bảo khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng.

2. Nguyên lý hoạt động của bóng đèn LED

Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn. Khối bán dẫn loại p (chứa nhiều loại lỗ trống tự do) mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hường kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

Đèn led và cấu tạo hoạt động của đèn led

 

LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.

Về màu sắc, ánh sáng phát ra của đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó với 3 màu phổ biến là đỏ, xanh lá và xanh dương, thường sử dụng chíp một màu hoặc chíp nhiều màu để sản xuất đèn LED. Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ chiếu sáng hiện nay, đèn LED có ba màu chủ yếu là vàng, trung tính và trắng đảm bảo chất lượng chiếu sáng và bảo vệ mắt.

>> Xem thêm: Đèn led âm trần

Với sự phát triển ngày càng nhanh chóng của công nghệ LED, phạm vi và khả năng ứng dụng của LED ngày càng mở rộng trong các hoạt động đời sống.