S d ng đèn LED - đi t phát quang chi u sáng đang đ c u chu ng trong trang trí n i th t. ế ượ ư
Đèn LED thay th đèn s i đ t và đèn huỳnh quang b i nh ng u đi m nh ti t ki m năngế ư ư ế
l ng, tu i th cao, kích c nh , nhi t năng sinh ra trong quá trình ho t đ ng không đáng k ,ượ
ho t đ ng t t trong đi u ki n nhi t đ th p, không s d ng th y ngân gi ng nh các lo i bóng ư
huỳnh quang thông th ng.ườ
Đèn LED có khá nhi u màu s c nh màu đ , xanh lá, xanh da tr i, màu h phách… d ư
dàng đáp ng các nhu c u v chi u sáng. ế
Ánh sáng phát c a đèn LED có màu s c ph thu c vào ch t li u làm ra nó. Ví d nh đèn LED ư
màu đ đ c làm t các thành ph n hóa h c nh nhôm, gali, a-xen. Đèn LED màu tr ng đ c ượ ư ượ
t o ra b ng cách bao ph m t l p photphor màu vàng bên ngòai đèn LED xanh da tr i. ơ
M t bóng đèn LED công su t l n có th s n sinh ra l ng ánh sáng là 80 lumen (đ n v ượ ơ
quang thông), trong khi đó m t bóng đèn s i đ t tiêu chu n có công su t 60W có th cung c p
l ng ánh sáng là 900 lumen. Đi u đó có nghĩa là m t bóng đèn LED công su t l n ch có thượ
cung c p l ng ánh sáng b ng 1/11 so v i m t bóng đèn s i đ t 60W. Đ có th cung c p đ ượ
ánh sáng ng i ta ph i s n xu t nh ng c m đèn LED, tuy nhiên thì t ng lai v n thu c v đènườ ươ
LED khi mà nh ng c i ti n đã nâng g p đôi công su t chi u sáng c a lo i đèn này trong 2 năm ế ế
tr l i đây.
L ng nhi t sinh ra trong quá trình ho t đ ng c a đèn LED cũng th p h n r t nhi u (g n nhượ ơ ư
không đáng k ) so v i các lo i bóng đèn thông th ng hi n nay, đó cũng chính là m t trong ườ
nh ng lý do khi n đèn LED ti t ki m đi n năng h n các lo i bóng khác. ế ế ơ
Cũng gi ng nh t t c các lo i bóng đèn khác, hi u năng c a đèn LED đ c đo b ng công th c ư ượ
lumen/Watt. Lo i đèn LED ánh sáng tr ng m có hi u năng vào kh ang 25-44 lumens/watt trong khi đó
lo i LED ánh sáng tr ng l nh có hi u năng t t h n 47-64 lumens/watt, còn lo i bóng đèn huỳnh quang ơ
thông th ng đ c s d ng trong các gia đình có hi u năng th p h n v i 10-18 lumens/watt.ườ ượ ơ
Đèn LED không s d ng ngu n đi n xoay chi u 220V thông th ng mà ch s d ng dòng đi n ườ
m t chi u v i hi u đi n th nh nên th ng có b l c và b đi u khi n đi kèm. ế ườ
Nguyên t c ho t đ ng khác v i các lo i đèn s i đ t hay đèn huỳnh quang khi n cho tu i th c a đèn ế
LED cao h n. Trong đi u ki n phòng thí nghi m tu i th trung bình c a m t bóng đèn LED có th đ tơ
t i 100.000 gi h at đ ng và trong đi u ki n th c t cũng đ t t i con s đáng khâm ph c là 60.000 gi ế
chi u sáng.ế
Hi n đã có nh ng c i ti n đáng k v công ngh s n xu t đèn LED mà tiêu bi u là s ra đ i c a ế
OLED – đi t phát sáng h u c , lo i đèn LED có ch a các bon này th m chí còn tiêu th đi n năng ít h n ơ ơ
lo i đèn LED đang ph bi n hi n nay. OLED đ c s d ng làm “ngu n sáng to ” - tia sáng t m t đi m ế ượ
to đ n m i ph ng v i c ng đ gi m theo kho ng cách. ế ươ ườ
Bên c nh đó đèn LED còn có nh ng u đi m khác nh khi ho t đ ng không sinh ra các tia h ng ư ư
ngo i hay tia c c tím. Nh ng u đi m c a lo i đèn này là không th ph nh n, nh ng thi t k v i ư ế ế
nhi u phong cách khác nhau đã và đang bi n đèn LED tr thành m t thi t b chi u sáng đáng đ c l a ế ế ượ
ch n cho không gian s ng c a m i gia đình.
Tính ch t
Tùy theo m c năng l ng gi i phóng cao hay th p mà b c sóng ánh sáng phát ra khác nhau ượ ướ
(t c màu s c c a LED s khác nhau). M c năng l ng (và màu s c c a LED) hoàn toàn ph ượ
thu c vào c u trúc năng l ng c a các nguyên t ch t bán d n. ượ
LED th ng có đi n th phân c c thu n cao h n đi t thông th ng, trong kho ng 1,5 đ n 3 V.ườ ế ơ ườ ế
Nh ng đi n th phân c c ngh ch LED thì không cao. Do đó, LED r t d b h h ng do đi n thư ế ư ế
ng c gây ra.ượ
ng d ng
Đèn chi u sáng s d ng các LED phát ánh sáng tr ng.ế
LED đ c dùng đ làm b ph n hi n th trong các thi t b đi n, đi n t , đèn qu ng cáo, trang trí,ượ ế
đèn giao thông.
Có nghiên c u v các lo i LED có đ sáng t ng đ ng v i bóng đèn b ng khí neon. Đèn chi u ươ ươ ế
sáng b ng LED đ c cho là có các u đi m nh g n nh , b n, ti t ki m năng l ng. ượ ư ư ế ượ
Các LED phát ra tia h ng ngo i đ c dùng trong các thi t b đi u khi n t xa cho đ đi n t dân ượ ế
d ng.
Công ngh LED ra đ i là m t b c phát tri n v t b c v công ngh chi u sáng trong r t ướ ượ ế
nhi u lĩnh v c. Tuy nhiên, bên c nh nh ng tính năng h u ích nh màu s c chi u sáng đa d ng, ư ế
ti t ki m đi n năng, đènLED còn có nhi u nh c đi m.ế ượ
Tính năng c a đèn LED trong công ngh TV:
u đi m:Ư
c TV LCD s d ng đèn LED n n cóc nhìn đ c c i thi n g n t ng t v i góc nhìn c a màn Plasma. ượ ươ
m t s model đ i cao, đ t ng ph n khi nhìn chéo góc cũng không b suy gi m. ươ
u đen trên các th h LED TV m i nh t cũng b t đ u đ t t i nh Plasma dù r ng đ t ng ph n v nế ư ươ
còn t t l i sau so v i các Plasma cao c p. Đ sáng trên nh ng màn LCD LED thì t t h n h n so v i đèn ơ
n n s d ng bóng flourescent truy n th ng. Ngoài ra, không th ph nh n TV LED n đ nh màu s c theo
th i gian h n TV LCD truy n th ng. ơ
V lý thuy t, TV đèn n n LED có tu i th cao h n c Plasma và LCD. ế ơ
Nh c đi m:ượ
Do s d ng công ngh t i c c b n s ng n năng l ng nhi u h n TV LCD, nh ng không nhi u, ch ượ ơ ư
kho ng 100 Watt khi cùng m t kho ng kích c .
Ngoài ra, m t s TV LED công ngh m i l i có v khá dày, nh Sony KDL-55XBR8 (14 cm), không thu n ư
ti n đ treo t ng. ườ
Giá c cũng là v n đ đáng l u tâm. TV LED đ t h n r t nhi u so v i LCD truy n th ng. ư ơ
LED màu và LED trng
Theo Stinet (cesti.gov.vn), LED màu đã thc s chen vào tng ngõ ngách ca cuc sng. Tuy nhiên, nhng
chiếc đèn LED màu không th làm ngun sáng ti các công trình công cng thay cho nhng bóng đèn
truyn thng vì đèn LED ch phát ánh sáng đơn sc như đỏ, vàng, xanh lá cây. Ch đến khi LED trng xut
hin thì công ngh LED mi to được ch đứng trong ngành chiếu sáng. Để có th chuyn t màu qua
trng là c mt quá trình phát trin và n lc không ngng ca công ngh chiếu sáng. Giáo sư Shuji
Nakamura (Nht) đã giành gii thưởng Công ngh Thiên niên k (Millenium Technology Prize) cho sáng
chế đèn LED ánh sáng trng.
Cũng theo Stinet, phòng thí nghim công ngh nano LNT (thuc Đại hc Quc gia TP.HCM) cũng đã chế
to thành công đèn LED và được đưa vào s dng ti cu sông Hàn và cu Thun Phước thành ph Ðà
Nng. Mi b đèn có công sut tiêu th ch 25W, phát ánh sáng trong khong cách 20m. Ðây là công ngh
ln đầu được ng dng trong chiếu sáng công trình công cng Vit Nam.
LED là khon đầu tư thông minh và mang li li ích ln cho người s dng: phân b ánh sáng tt hơn, tiết
kin đin hơn, thi gian dùng LED lâu hơn, nhit ta ra thp hơn. Chiếu sáng bng đèn LED là mt công
ngh “xanh” đích thc.
LED
Bách khoa toàn th m Wikipediaư
Xem các bài liên quan Đi t t i Đi t (đ nh h ng) ướ
LED l c, lam và đ .
B n m u:Infobox electronic component
C u t o c a m t LED.
LED hi n th i có t n nhi t nhôm, có t n sáng và đuôi v n E27, có m ch chuy n đi n bên trong
LED (vi t t t c aế Light Emitting Diode, có nghĩa là đi t phát quang) là các đi t có kh năng phát ra ánh
sáng hay tia h ng ngo i , t ngo i . Cũng gi ng nh đi t, LED đ c c u t o t m t kh i ư ượ bán d n lo i
p ghép v i m t kh i bán d n lo i n .
M c l c
Nh ng phát hi n s khai ơ
Tái t o l i thí nghi m c a H. J. Round năm 1907, chuy n đi n thành ánh sáng b ng 1 s i dây và tinh th
Si-líc .
Hi n t ng bi n đi n thành ánh sáng đ c H. J. Round phát hi n đ u tiên vào năm 1907 phòng thí ượ ế ượ
nghi m Marconi. Ông đã dùng 1 dây d n và tinh th Silic các-bua(SiC). Oleg Vladimirovich Losev, n
nghiên c u ng i Nga công b l n đ u tiên đã t o ra LED trên t p chí khoa h c Nga, Đ c và Anh. Tuy ườ
nhiên không có th c t hóa trong m y th p k k ti p. Rubin Braunstein, công ty Radio Corporation of ế ế ế
America, phát hi n có b c x h ng ngo i trên h p ch t GaAs và các h p ch t khác vào năm 1955.
Braunstein đã thí nghi m trên các đi t GaSb, GaAs, indium phosphide (InP), và silicon-germanium (SiGe)
nhi t đ phòng và 77 đ K.
Năm 1961, các nhà thí nghi m ng i M Robert Biard và Gary Pittman, làm vi c Texas Instruments, ườ
[15] cũng phát hi n GaAs phát ra tia h ng ngo i khi có dòng đi n ch y qua và đã nh n b ng phát minh
LED h ng ngo i.
LED đ u tiên phát ra ánh sáng có th nhìn th y là lo i LED đ , do Nick Holonyak, Jr. phát hi n, vào năm
1962 khi đang làm vi c cho cho General Electric Company.[5] Holonyak đã báo cáo hi n t ng này trong ượ
lá th anh g i cho t p chí Applied Physics Letters vào ngày 01-12-1962. [16] Holonyak đ c xem là chaư ượ
đ c a LED.[17] M. George Craford,[18], m t sinh viên t t nghi p tr c Holonyak, đã phát minh ra LED ướ
vàng đ u tiên và đã c i thi n thêm đ sáng lên 10 l n cho LED đ cũng nh LED đ -cam vào năm 1972. ư
[19] Vào năm 1976, T. P. Pearsall l n đ u tiên đã t o ra LED công su t cao, hi u su t cao cho cáp quang
nh vào vi c sáng ch ra v t li u bán d n m i có kh năng phát ra sóng đi n t phù h p cho cáp quang. ế
[20]
Quá trình th ng m i hóaươ
LED đ u tiên đ c th ng m i hóa đ thay th cho đèn ch th làm b ng đèn dây tóc, nê-on và màn hình ượ ươ ế
b y đo n. Đ u tiên là các thi t b m c ti n trong phòng thí nghi m. Sau đó là tivi, rađiô, đi n tho i, máy ế
tính và th m chí là đ ng h . Đ n năm 1968, LED c c kì m c, c 200 đôla M mà l i ít ng d ng. Năm ế
1968, Công ty Monsanto là công ty đ u tiên s n xu t LED hàng lo t dùng gali asen ph t pho (GaAsP).
Năm này, Hewlett Packard cũng gi i thi u LED làm t GaAsP do công ty Monsanto cung c p. Các LED
này là LED đ và có th u kính nh a đi kèm trên t ng ch s đ có th dùng trong màn hình máy tính và
ch đ sáng đ làm đèn ch th . Th i gian sau đó thì LED vàng, cam.. cũng tr nên ph bi n. Năm 1970, ế
LED th t s đã đ c th ng m i hóa thành công khi công ty Fairchild Semiconductor bán ra th tr ng 5 ượ ươ ườ
xu M cho m i bóng LED. Công ty này đã s n xu t b ng quy trình Planar do ti n sĩ Jean Hoerni phát ế
minh khi làm vi c cho h . S k t h p gi a quy trình Planar và các ph ng pháp đóng gói giúp nhóm ế ươ
tr ng Thomas Brandt c a công ty Fairchild đã có đ c kh năng gi m thi u giá thành c n thi t. Cácưở ượ ế
ph ng pháp này v n đ c các công ty dùng đ s n xu t LED hi n nay.ươ ượ
màn hình LED c a máy tính c m tay TI-30 (ca. 1978), s d ng th u kính đ th nhìn th y các ch s
Ngành công ngh v t li u cho LED đã phát tri n ngày càng m nh m . Công su t ngày càng tăng nh ng ư
hi u su t, đ tin c y v n đ t đ c m c có th ch p nh n. Vi c phát minh và phát tri n LED tr ng công ượ
su t cao nhanh chóng thay th đèn dây tóc, đèn huỳnh quang. LED ngày này đa s là c 5mm T1¾ và ế
3mm T1. Tuy nhiên, xu h ng công su t ngày càng l n nên các ki u đóng gói khác cũng đ c phát tri nướ ượ
đ đáp ng yêu c u t a nhi t. LED công su t cao ngày nay c u trúc bên trong r t ph c t p nh ng b ư
ngoài thì nh các LED th i ban đ u.ư
LED xanh da tr i và LED tr ng
LED xanh da tr i làm t InGaN đ c phát minh đ u tiên do Shuji Nakamura c a công ty Nichia ượ
Corporation vào năm 1994. Hai k thu t m u ch t là c y GaN trên l p n n Saphia và t o l p bán d n P
t GaN(do Isamu Akasaki và H. Amano phát tri n Nagoya). Năm 1995, Alberto Barbieri t i phòng thí
nghi m ĐH Cardiff đã nghiên c u và gi i thi u LED "ti p xúc trong su t" có công su t, hi u su t cao ế
b ng cách dùng Indi thi c ôxít. S ra đ i c a LED xanh da tr i c ng v i LED hi u su t cao nhanh chóng ế
d n đ n s ra đ i LED tr ng đ u tiên dùng ế Y3Al5O12:Ce. H p ch t này có tên khác là YAG, là l p ph đ
tr n ánh sáng vàng v i ánh sáng xanh da tr i cho ra ánh sáng tr ng. Năm 2006, Nakamura đ c trao gi i ượ
th ng công ngh thiên nhiên k cho phát minh này.ưở
Hi u su t, công su t c a LED tăng theo hàm mũ, g p đôi sau m i 3 năm k t năm 1960, t ng t ươ
như đ nh lu t Moore . S phát tri n LED nói chung đã đóng góp cho s phát tri n song song gi a các công
ngh bán d n, khoa h c v t li u và quang h c. Ng i ta đã đ t tên nó là đ nh lu t Haitz, l y t tên c a ườ
ti n sĩ Roland Haitz.ế
Năm 2001 và 2002, quy trình c y GaN lên ch t n n SiO2 đ c hi n th c. Tháng 1 năm 2012, LED côngượ
su t l n theo công ngh này đ c th ng m i hóa. Tin đ n là dùng t m đ ượ ươ ế SiO2 6inch(15.24 cm) thay vì
t m đ Saphia(Nhôm ôxít) 2inch(5.08 ế cm) s làm gi m 90% giá thành.
_Ho t đ ng
V m t đi n t
Ho t đ ng c a LED gi ng v i nhi u lo i đi t bán d n.
Kh i bán d n lo i p ch a nhi u l tr ng t do mang đi n tích d ng ươ nên khi ghép v i kh i bán d n n
(ch a các đi n t t do) thì các l tr ng này có xu h ng chuy n đ ng khu ch tán sang kh i n. Cùng lúc ướ ế
kh i p l i nh n thêm các đi n t (đi n tích âm) t kh i n chuy n sang. K t qu là kh i p tích đi n âm ế
(thi u h t l tr ng và d th a đi n t ) trong khi kh i n tích đi n d ng (thi u h t đi n t và d th a lế ư ươ ế ư
tr ng).
biên gi i hai bên m t ti p giáp, m t s đi n t b l tr ng thu hút và khi chúng ti n l i g n nhau, ế ế
chúng có xu h ng k t h p v i nhau t o thành các nguyên t trung hòa. Quá trình này có th gi i phóngướ ế
năng l ng d i d ngượ ướ ánh sáng (hay các b c x đi n t có b c sóng g n đó).ướ
H u h t các v t li u làm LED có chi t su t r t cao, t c là h u h t ánh sáng phát ra s quay ng c vào ế ế ế ượ
bên trong thay vì phát ra ngoài không khí. Do đó công ngh trích xu t ánh sáng t LED cũng r t quan
tr ng, c n r t nhi u s nghiên c u và phát tri n.
Chi t su tế
Các ch t bán d n nh ư SiO2 chi t su tế r t cao khi ch a có l p tráng ph . Đi u này s ngăn c n phô ư
ton đi ra kh i ch t bán d n. Đ c đi m này nh h ng đ n hi u su t LED và t bào quang đi n. Chi t ưở ế ế ế
su t c a SiO2 là 3.96(590 nm), còn không khí là 1.0002926.
Nói chung, ch có nh ng phô ton vuông góc v i m t bán d n ho c góc t i c vài đ thì m i có th thoát
ra ngoài. Nh ng phô ton này s t o thành 1 chùm sáng d i d ng hình nón. Nh ng phô ton không th ướ
thoát ra ngoài s chui ng c vào bên trong ch t bán d n. ượ
Nh ng phô ton ph n x toàn ph n có th thoát ra ngoài qua các m t khác c a ch t bán d n n u góc t i ế
đ nh và ch t bán d n đ trong su t đ không h p th hoàn toàn các phô ton. Tuy nhiên, v i LED đ u
vuông góc t t c các m t thì ánh sáng hoàn toàn không th thoát ra và s bi n thành nhi t làm nóng ế
ch t bán d n.
Hình dáng lý t ng cho phép t i đa phát sáng là d ng vi c u, là các hình c u có kích th c siêu nh t 1ưở ướ
μm đ n 1000 μm. Ánh sáng s phát ra t đi m trung tâm và đi n c c cũng ph i ch m đi m trung tâm.ế
T t c ánh sáng phát ra s vuông góc toàn b b m t qu c u , do đó s không có ph n x . Bán c u
cũng có th cho k t qu t ng t n u m t l ng hoàn toàn ph ng đ ph n x hoàn toàn các tia phát v ế ươ ế ư
phía m t l ng. ư
L p tráng ph
R t nhi u LED đ c b c b ng 1 v nh a màu ho c trong su t vì 3 m c đích ượ
1. hàn LED vào b ng m ch s d h n. ơ
2. dây d n bên trong LED r t m ng s đ c b o v t t h n. ượ ơ
3. l p nh a s đóng vai trò nh là môi tr ng trung gian. Chi t su t c a v nh a s th p h n chi t ư ườ ế ơ ế
su t bán d n nh ng cao h n không khí ư ơ