Đèn LED hiện nay là công nghệ chiếu sáng phổ biến nhất. Hầu hết mọi người đều quen thuộc với vô số lợi ích mà đèn LED mang lại, đặc biệt là thực tế là chúng tiết kiệm năng lượng hơn và bền hơn so với các đèn chiếu sáng truyền thống. Tuy nhiên, hầu hết mọi người không có nhiều kiến thức về công nghệ cơ bản đằng sau đèn LED. Trong bài đăng này, chúng ta hãy xem công nghệ chiếu sáng LED cơ bản như thế nào để hiểu cách thức hoạt động của đèn LED và tất cả những lợi ích mà chúng mang lại.
Chương 1: Đèn LED là gì và chúng hoạt động như thế nào?
Bước đầu tiên để hiểu công nghệ chiếu sáng LED là hiểu đèn LED là gì. LED là viết tắt của điốt phát sáng. Những điốt này có bản chất bán dẫn, có nghĩa là chúng có thể dẫn dòng điện. Khi dòng điện chạy qua một diode phát sáng, kết quả là sự giải phóng năng lượng dưới dạng photon (năng lượng ánh sáng).
Do đèn LED sử dụng điốt bán dẫn để tạo ra ánh sáng nên chúng được gọi là thiết bị chiếu sáng trạng thái rắn. Các đèn trạng thái rắn khác bao gồm điốt phát sáng hữu cơ và điốt phát sáng polyme, cũng sử dụng điốt bán dẫn.
Chương 2: Màu sắc ánh sáng LED và nhiệt độ màu
Hầu hết các đèn LED đều tạo ra ánh sáng có màu trắng. Ánh sáng trắng được phân thành nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào độ ấm hoặc mát của từng vật cố định (do đó có nhiệt độ màu). Các phân loại nhiệt độ màu này bao gồm:
Trắng ấm – 2.700 đến 3.000 Kelvin
Màu trắng trung tính – 3.000 đến 4.000 Kelvin
Màu trắng tinh khiết – 4.000 đến 5.000 Kelvin
Ngày trắng – 5.000 đến 6.000 Kelvin
Trắng mát – 7.000 đến 7.500 Kelvin
Với màu trắng ấm, màu do đèn LED tạo ra có màu vàng, tương tự như màu của đèn sợi đốt. Khi nhiệt độ màu tăng lên, ánh sáng trông có vẻ trắng hơn cho đến khi đạt đến màu trắng ban ngày, tương tự như ánh sáng tự nhiên (ánh sáng ban ngày từ mặt trời). Khi nhiệt độ màu tiếp tục tăng, chùm sáng bắt đầu có màu xanh lam.
Tuy nhiên, một điều bạn nên lưu ý về điốt phát sáng là chúng không tạo ra ánh sáng trắng. Các điốt có sẵn trong ba màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây và xanh lam. Màu trắng có trong hầu hết các thiết bị LED được tạo ra bằng cách trộn ba màu cơ bản này. Về cơ bản, việc trộn màu trong đèn LED liên quan đến việc kết hợp các bước sóng ánh sáng khác nhau của hai hoặc nhiều điốt. Do đó, thông qua việc trộn màu, có thể đạt được bất kỳ màu nào trong số bảy màu có trong quang phổ ánh sáng khả kiến (các màu cầu vồng), tạo ra màu trắng khi tất cả chúng được kết hợp lại.
Chương 3: Đèn LED và hiệu quả sử dụng năng lượng
Một khía cạnh quan trọng của công nghệ chiếu sáng LED là hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng. Như đã đề cập, hầu hết mọi người đều biết rằng đèn LED tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, rất nhiều người không nhận thức được việc sử dụng năng lượng hiệu quả sẽ mang lại hiệu quả như thế nào.
Điều khiến đèn LED tiết kiệm năng lượng hơn các công nghệ chiếu sáng khác là đèn LED chuyển đổi gần như toàn bộ năng lượng đầu vào (95%) thành năng lượng ánh sáng. Trên hết, đèn LED không phát ra bức xạ hồng ngoại (ánh sáng vô hình), điều này được quản lý bằng cách trộn các bước sóng màu của điốt trong mỗi vật cố định để chỉ đạt được bước sóng màu trắng.
Mặt khác, đèn sợi đốt thông thường chỉ chuyển đổi một phần nhỏ (khoảng 5%) năng lượng tiêu thụ thành ánh sáng, phần còn lại bị lãng phí do nhiệt (khoảng 14%) và bức xạ hồng ngoại (khoảng 85%). Do đó, với các công nghệ chiếu sáng truyền thống, cần rất nhiều năng lượng để tạo ra đủ độ sáng, trong khi đèn LED cần ít năng lượng hơn đáng kể để tạo ra độ sáng tương tự hoặc nhiều hơn.
Chương 4: Quang thông của đèn LED
Nếu trước đây bạn đã mua bóng đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang thì bạn đã quen với công suất. Trong một thời gian dài, công suất là cách được chấp nhận để đo ánh sáng do thiết bị cố định tạo ra. Tuy nhiên, kể từ khi đèn LED ra đời, điều này đã thay đổi. Ánh sáng do đèn LED tạo ra được đo bằng quang thông, được định nghĩa là lượng năng lượng phát ra từ nguồn sáng theo mọi hướng. Đơn vị đo quang thông là lumen.
Lý do thay đổi thước đo độ sáng từ công suất sang độ sáng là do đèn LED là thiết bị tiêu thụ điện năng thấp. Do đó, sẽ hợp lý hơn khi xác định độ sáng bằng cách sử dụng công suất phát sáng thay vì công suất phát. Trên hết, các đèn LED khác nhau có hiệu suất phát sáng khác nhau (khả năng chuyển đổi dòng điện thành công suất phát sáng). Do đó, các thiết bị tiêu thụ cùng lượng điện năng có thể có công suất phát sáng rất khác nhau.
Chương 5: Đèn LED và nhiệt
Một quan niệm sai lầm phổ biến về đèn LED là chúng không tạo ra nhiệt - do thực tế là chúng rất mát khi chạm vào. Tuy nhiên, điều này không đúng. Như đã đề cập ở trên, một phần nhỏ năng lượng đưa vào điốt phát sáng được chuyển thành năng lượng nhiệt.
Lý do tại sao đèn LED cảm thấy mát khi chạm vào là vì phần năng lượng nhỏ được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt không quá nhiều. Trên hết, các đèn LED đi kèm với bộ tản nhiệt giúp tiêu tán lượng nhiệt này, giúp ngăn chặn hiện tượng quá nhiệt của điốt phát sáng và mạch điện của đèn LED.
Chương 6: Tuổi thọ của đèn LED
Ngoài việc tiết kiệm năng lượng, đèn chiếu sáng LED còn nổi tiếng về hiệu quả sử dụng năng lượng. Một số đèn LED có thể có tuổi thọ từ 50.000 đến 70.000 giờ, dài hơn khoảng 5 lần (hoặc thậm chí nhiều hơn) so với một số đèn sợi đốt và huỳnh quang. Vậy điều gì khiến đèn LED có tuổi thọ cao hơn các loại đèn khác?
Chà, một trong những lý do liên quan đến thực tế là đèn LED là đèn trạng thái rắn, trong khi đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang sử dụng dây tóc điện, plasma hoặc khí để phát ra ánh sáng. Các dây tóc điện dễ bị cháy sau một thời gian ngắn do nhiệt xuống cấp, trong khi vỏ thủy tinh chứa plasma hoặc khí rất dễ bị hư hỏng do va đập, rung hoặc rơi. Do đó, những thiết bị chiếu sáng này không bền và ngay cả khi chúng tồn tại đủ lâu, tuổi thọ của chúng vẫn ngắn hơn đáng kể so với đèn LED.
Một điều cần lưu ý về đèn LED và tuổi thọ là chúng không bị cháy như bóng đèn huỳnh quang hoặc đèn sợi đốt (trừ khi điốt quá nóng). Thay vào đó, quang thông của đèn LED giảm dần theo thời gian cho đến khi đạt 70% công suất phát sáng ban đầu.
Tại thời điểm này (được gọi là L70), mắt người có thể nhận thấy sự suy giảm độ sáng và tốc độ suy giảm tăng lên, khiến việc tiếp tục sử dụng các bộ đèn LED là không thực tế. Do đó, các thiết bị này được coi là đã hết tuổi thọ tại thời điểm này.
Thời gian đăng: 27-05-2021