5 nguyên lý bóng đèn LED của đèn LED dây, 1m2, đổi màu

Nguyên lý đèn LED bao gồm nguyên lý phát sáng, đổi màu,...của hệ thống đèn LED. Mỗi loại đèn sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau tùy vào cấu tạo đèn. Bài viết dưới đây sẽ giải đáp các thông tin chi về nguyên lý của đèn. 

1. Nguyên lý cấu tạo của bóng đèn LED

1.1 Đèn LED là gì

• Đèn LED hay còn gọi là đi-ốt phát quang, chiếu sáng nhờ công nghệ chip LED có khả năng tạo ra ánh sáng.
• Chip LED được cấu tạo từ khối bán dẫn p và n ghép lại với nhau.
• Hiện nay có rất nhiều dòng đèn LED khác nhau. Một số mẫu đèn phổ biến là đèn Bulb LED, đèn âm trần, âm đất, âm nước, đèn pha, đèn đường, đèn nhà xưởng,...
• Có 3 loại chip LED được sử dụng phổ biến hiện nay là: COB, SMD, DIP.

1.2 Nguyên lý cấu tạo của đèn LED nói chung

Đèn LED bao gồm 5 bộ phận chính là:

• Phần tử phát sáng LED: là chip LED hay còn gọi là đi-ốt bức xạ ánh sáng.

Các mẫu chip LED phổ biến hiện nay

• Mạch in của đèn: Là bảng mạch điện được sử dụng các phương pháp in tạo hình accsh đường mạch điện và nối linh kiện trên tấm nền cách điện.
• Bộ nguồn: Có tác dụng chủ yếu để cấp điện cho đèn và duy trì điện áp ổn định cho đèn.

Bộ điều nguồn của đèn LED

• Bộ phận tản nhiệt: Tùy từng dòng đèn được thiết kế bộ phận tản nhiệt khác nhau. Các đèn cần có tản nhiệt đi kèm chủ yếu là các dòng đèn có công suất lớn, đèn chiếu sáng nhà xưởng, đèn pha, đèn đường,...
• Vỏ đèn LED: Vỏ đèn được thiết kế chủ yếu từ chất liệu hợp kim nhôm, đồng, hoặc nhựa có tác dụng bảo vệ các linh kiện điện tử, chống nước, chống oxy hóa hiệu quả cho máy.

1.3 Nguyên lý bóng đèn LED dây

• Đèn LED dây ngày nay được sử dụng ngày càng phổ biến hơn trên thị trường bởi kiểu dáng linh hoạt và mang tính thẩm mỹ cao.

• Đèn LED dây được hình thành từ các chip LED nhỏ.
• Các chip LED được thiết kế trên một bản mạch mềm và bảo vệ bởi 1 lớp plastic. 
• Nguyên lý cấu tạo đèn LED dây gồm có chip LED, mạch in bộ đèn, bộ tản nhiệt và vỏ bọc đèn.

1.4 Nguyên lý đèn LED tuýp– Cấu tạo bóng đèn 1m2

Nguyên lý cấu tạo bóng 1m2 gồm 2 phần chính là phần vỏ và phần nguồn.

Phần vỏ

• Vỏ nhựa tán quang – nhựa PC xuyên sáng, bảo vệ các linh kiện bên trong.
• Vỏ nhôm – làm giá đỡ cho đèn và các linh kiện.

Phần nguồn

• Chip LED – nơi phát ra ánh sáng.
• Mạch gắn chip LED – bộ phận dẫn điện và là nơi tản nhiệt của đèn.

1.5 Nguyên lý đèn LED đổi màu - Tại sao đèn LED có thể đổi màu?

Đối với đèn LED đổi màu có 2 cách thức giải thích về nguyên lý của đèn.

Trường hợp 1: Đối với đèn LED cho ánh sáng trung tính

• Trong đèn LED đổi màu, khả năng đổi màu của đèn được thực hiện từ chip LED.
• Khi lắp đặt đèn LED đổi màu, cần sử dụng 2 loại chip LED màu sắc khác nhau.

Hai chip LED này được phân biệt bằng chữ số 1-2 hoặc chữ cái là Y và W.

• Y là chip LED phát ra ánh sáng trắng.
• W là chip LED phát ra ánh sáng màu vàng.

• Khi cung cấp nguồn điện lần đầu, chỉ chip Y có dòng điện đi qua, lần bật tiếp theo nguồn điện sẽ đi qua chip LED W để cho ánh sáng vàng.
• Trong lần bật thứ 3, nguồn điện đi qua cả 2 chip LED tạo nên sự pha trộn cho màu sắc ánh sáng trung tính.

Trường hợp 2: Đối với đèn LED đa sắc

• Đối với các loại đèn đa màu sắc, màu ánh sáng vẫn được tạo nên bởi 2 khối P và N,
• Khi giữa 2 khối này có khoảng trống liên kết từ các chất liệu khác nhau sẽ tạo ra năng lượng ánh sáng lớn.

• Chính năng lượng ánh sáng này hình thành nên màu sắc cho ánh sáng. 
• Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp, bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau thì sẽ cho màu sắc của đèn LED khác nhau.

2. Nguyên lý làm việc của bóng đèn LED

2.1 Hãy nếu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng đèn LED?

• Đèn LED đơn giản gồm cực âm và cực dương được 1 khối bán dẫn tách biệt ra tại trung tâm.

Giống các diode bán dẫn khác, đèn LED cũng có 2 đầu bán dẫn loại N và P và hoạt động theo nguyên lý sau:

• Khối bán dẫn P mang điện tích dương và chứa các lỗ trống.
• Khối bán dẫn N chứa điện tích âm. 

• Hai khối bán dẫn ghép với nhau sẽ khiến các lỗ trống từ khối P khuếch tán sang khối N.
• Các khối P nhận điện tích âm từ N chuyển sang nên khối P mang điện tích âm, khối N mang điện tích dương.
• Khi chúng tiến lại gần nhau sẽ tạo thành các nguyên tử trung hòa. Từ đó, diễn ra hiện tượng giải phóng năng lượng tạo ra cường độ ánh sáng. 

2.2 Nguyên tắc hoạt động của đèn LED dựa trên hiện tượng?

• A. Quang - phát quang
• B. Hóa - Phát quang
• C. Điện - Phát quang
• D. Nhiệt - Phát quang

>> Câu trả lời Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa trên hiện tượng điện - phát quang. Đáp án đúng là C. Khi có dòng điện chạy qua chip LED, đèn sẽ phát sáng. 

2.3 Sơ đồ nào sau đây thể hiện nguyên lý làm việc của đèn LED?

• A. Cấp điện cho đèn -> Bộ nguồn -> Bảng mạch LED
• B. Cấp điện cho đèn -> Bảng mạch LED -> Bộ nguồn
• C. Bộ nguồn -> Cấp điện cho đèn -> Bảng mạch LED
• D. Bộ nguồn -> Bảng mạch LED -> Cấp điện cho đèn

>> Câu trả lời đúng là đáp án A. Sơ đồ nguyên lý bóng đèn LED hoạt động theo trình tự điện vào nguồn, sau đó đi đến bảng mạch chip; đèn phát sáng. Khi nguồn LED nhận được điện, sẽ chuyển đổi điện thành dòng điện có điện áp phù hợp với đèn. Sau đó, chuyển dòng điện lên bảng mạch chip LED làm đèn phát sáng. 

3. Nguyên lý mạch đèn LED

3.1 Cấu tạo chung của mạch đèn LED

Mạch đèn LED được cấu tạo bao gồm 6 thành phần chính:

• Mạch chỉnh lưu – Chuyển dòng điện xoay chiều thành 1 chiều (bao gồm 4 diode).
• Cơ cấu dập xung kim – Hạn chế sự tăng vọt quá mức quy định của dòng điện.
• Biến áp – Hạ điện áp cho chip LED.
• IC và bộ đóng ngắt mạch điện.
• Bộ tụ lọc dòng điện đầu ra – Duy trì sự ổn định ánh sáng.
• Các bóng đèn LED.

3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đèn LED nguồn 220V

• Mạch đèn LED nguồn 220V sử dụng dòng điện có cường độ 20mA và sử dụng mức điện áp là 220V.
• Đây là mạch đèn sử dụng nhiều trong đời sống.
• Theo dõi sơ đồ mạch đèn LED nguồn 220V dưới đây để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động.

Dựa vào mạch đèn LED để chọn cách lắp đèn led phù hợp với từng loại đèn và vị trí lắp đặt. 

4. Nguyên lý bóng đèn LED - cách đấu đèn

4.1 Cách đấu đèn LED cơ bản

• Đầu tiên cần tìm hiểu về các thông số kỹ thuật của đèn LED trước khi học cách đấu đèn LED cơ bản.
• Tiếp theo là tìm hiểu về điện trở, hiệu điện thế đèn, nguồn điện.

Dưới đây là ví dụ tham khảo về lắp đặt nối tiếp 3 bóng.

• Sử dụng mắc nối tiếp nên cường độ dòng điện sẽ bằng nhau với I=I1=I2=I3.
• Điện trở bóng 1: R1= U – (U*3)/I 
• Điện trở bóng 2: R2= U/I
• Vì sử dụng một loại đèn chiếu sáng nên khi đấu 3 nhánh song song với nhau thì giảm đi 1/3.
• Tức là R tổng = Điện trở 1 nhánh/ số nhánh.
• Công suất trở trên số nhánh là P= số nhánh * (U-3U1) * I1.
• Số nhánh tạo ra nhiều thì công suất trở nên cao hơn vậy nên phải đấu thêm 1 điện trở công suất nữa.
• Ngoài ra, nếu đấu song song với nhau ta sẽ có công thức tính như sau:

R=R1/2 = R2/2 = Rn/n và I=I1+I2+I3

• Tiếp theo sẽ thực hiện tính toán như đối với mắc nối tiếp phía trên.

4.2 Nguyên tắc đấu đèn tuýp LED 1m2

Dưới đây là cách đấu đèn LED 1m2 với loại máng đơn sử dụng 1 bóng đèn tuýp:

• Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ bao gồm: 1 starter, chuột và dây nguồn.
• Bước 2: Đấu dây nguội và dây nóng ở 1 bên cực đèn có chữ, cực còn lại đấu sau cùng.

• Bước 3: Lắp bóng đèn và kiểm tra tín hiệu

• Tham khảo thêm sơ đồ dưới đây để hoàn thiện hơn các bước đấu đèn.
• Chú ý: Cực 1 và cực 3 để trống, cực 2 và cực 4 nối với 2 đầu dây điện.

4.3 Sơ đồ mạch đèn LED 1m2

4.3  Nguyên lý cấu tạo đèn LED dây - cách đấu nối

Dưới đây là các bước về đấu nối đèn LED dây 12V để quý khách tham khảo:

Chuẩn bị

• Nguồn tổ ong 12V.
• Đèn LED dây 12V.
• Dây điện đơn, size nhỏ.
• Kìm cắt dây điện.
• Mỏ hàn chì và dây hàn chì.
• Tua vít.

Tiến hành

• Bước 1: Đấu LED dây vào nguồn tổ ong.

• Bước 2: Xác định dây âm và dây dương trên đèn  LED dây
• Thường dây dương sẽ có màu sắc sáng, ký hiệu (+).
• Dây âm sẽ quy định màu sắc tối, ký hiệu (-).
• Bước 3: Xác định được đầu ra và đầu vào trên nguồn tổ ong.
• Đầu vào ký hiệu AC 220V, đây là nguồn nối với ổ cắm điện.
• Đầu ra có phân cực âm dương với cực âm ký hiệu COM hoặc V-, cực dương là V+.

• Bước 4: Đấu đúng cực âm của đèn LED vào cực âm nguồn, cực dương đèn vào cực dương nguồn theo ký hiệu định sẵn.
• Bước 5: Kiểm tra lại nguồn ánh sáng đèn LED.

5. Nguyên lý bóng đèn LED trong quyết định màu sắc

• Yếu tố quyết định màu sắc của đèn LED: là các loại tạp chất hay còn gọi là chất bán dẫn có trong bóng đèn. Thành phần và liều lượng của các tạp chất này sẽ quyết định đến màu sắc ánh sáng.
• Cách tạo ra màu sắc khác nhau cho đèn: Màu ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy sẽ do mức năng lượng của ánh sáng quyết định. Năng lượng ánh sáng được tạo ra nhờ sự kết hợp giữa P và N, khoảng cách càng lớn, năng lượng càng cao. Màu sắc có năng lượng cao là tím, xanh dương,... năng lượng thấp sẽ có các màu đỏ, cam. Từ nguyên lý này, nhà sản xuất có thể tạo ra bóng đèn LED có màu khác nhau hoặc đổi màu.
• Nguyên lý tạo ánh sáng màu trắng: Ánh sáng trắng là sự kết kết hợp của các màu phổ biến là màu xanh, đỏ và xanh dương với tỷ lệ 69:21:10. Ngoài ra, nhà sản xuất có thể sử dụng photo để sản xuất ánh sáng trắng.

Nguyên lý quyết định màu sắc của đèn LED

6. Ứng dụng của đèn LED

• Đèn LED được sử dụng phổ biến trong cuộc sống và ngày càng thay thế nhiều hơn cho các bóng đèn truyền thống.
• Ứng dụng đèn LED chiếu sáng trong gia đình tại các phòng bếp, phòng ngủ, phòng tắm,...
• Sử dụng đèn LED chiếu sáng nhà hàng, khách sạn.

• Chiếu sáng ngoài trời, biển quảng cáo, trong các công trình công cộng.
• Ứng dụng của đèn LED trong trang trí sân vườn, nhà cửa, cửa hàng.

• Sử dụng đèn LED trong hoạt động sản xuất và khu công nghiệp.
• Ứng dụng bất ngờ trong y học qua ánh sáng đèn LED để chữa trị da liễu.

Xem thêm: TOP 13 máy đo cường độ ánh sáng chính hãng giá rẻ dễ sử dụng nhất

5 nguyên lý đèn LED trong bài viết trên giúp người dùng nắm thêm thông tin và hiểu hơn về các loại đèn LED. Dựa vào thông tin trên để lựa chọn loại đèn phù hợp với nhu cầu chiếu sáng.