Công nghệ LED không ngừng phát triển và đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Sự linh hoạt của đèn LED cho phép chúng được tích hợp vào nhiều thiết kế và kiến trúc khác nhau, từ những chiếc đèn nhỏ xinh dùng trong gia đình đến những hệ thống chiếu sáng lớn dành cho các sự kiện quy mô lớn. Đặc biệt, với khả năng tiết kiệm năng lượng vượt trội, đèn LED còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng khí thải carbon và giảm sử dụng nguồn năng lượng không tái tạo.

       Với sự tiện lợi, hiệu suất cao và tính bền bỉ, đèn LED đang từng bước thay thế các loại đèn truyền thống trên thị trường, tạo ra một xu hướng mới trong lĩnh vực chiếu sáng.

Đèn led là gì?

       LED (viết tắt của Light Emitting Diode hay điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n

       Chip led được gắn lại với nhau nhằm nâng cao khả năng phát ánh sáng. Ba loại tổ hợp phổ biến hiện này là : DIP, SMD và COB.

       Trong ứng dụng làm thiết bị chiếu sáng, các chip LED được lắp ráp với nhau thành một nguồn phát ánh sáng nằm bên trong  các sản phẩm có hình dạng như: bóng tròn, tuýp dài, hình nến, hình cầu, hình trụ... được gọi là đèn led.

Tính năng và đặc điểm của đèn led

       - Đèn led có tuổi thọ và hiệu suất lớn hơn nhiều lần đèn sợi đốt và hiệu quả hơn so với hầu hết các loại đèn huỳnh quang. Một số chip có khả năng phát ra hơn 300 lumen / watt . Năm 2014, thị trường LED đạt 2 tỷ USD và dự kiến có thể đạt mức 25 tỷ USD vào năm 2023. Theo thống kế trong năm 2016, các thiết bị chiếu sáng ứng dụng công nghệ led mới chỉ chiếm 10% thị phần so với các công nghệ chiếu sáng khác.

       - Không giống như hầu hết các bóng đèn huỳnh quang (huỳnh quang compact hoặc đèn CFL), LED phát sáng hoàn toàn mà không cần thời gian khởi động. Do vậy tuổi thọ của chúng cao hơn đèn huỳnh quang. Chi phí ban đầu để mua đèn led thường cao hơn loại sợi đốt hay huỳnh quang, tuy nhiên xét về mức độ tiết kiệm điện năng và tuổi thọ thì chúng được đánh giá tiết kiệm chi phí hơn.

       - Hiện nay hầu hết các sản phẩm được thiết kế theo đui tiêu chuẩn có thể thay thế trực tiếp cho bóng đèn sợi đốt hoặc huỳnh quang. Trên bao bì thường ghi rõ lumen, công suất watt, nhiệt độ màu, phạm vi nhiệt độ hoạt động. Chúng không phát ra ánh sáng theo mọi hướng, và các đặc tính hướng của chúng ảnh hưởng đến việc thiết kế, mặc dù ngày nay đã có không ít những thiết kế có góc chiếu sáng 360 độ.

       - Giống như hầu hết các thiết bị chiếu sáng khác, led bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, mặc dù chúng phát ra rất ít nhiệt khi hoạt động. Nhưng phần nhiệt độ này cũng đủ để gây ra những tổn hại nhất định cho đèn

Đèn LED hoạt động theo cách nào ?

       Đèn LED hoạt động dựa trên công nghệ bán dẫn. Nguyên lý hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn. Khối bán dẫn loại p chứa nhiều loại lỗ trống tự do mang điện tích dương. Khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do), các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối n. 

        Khi có dòng điện chạy qua đèn LED, nhờ cơ chế đặc biệt, chất bột phủ bên trong đèn phát sáng. Vì vậy, đèn LED hoạt động dựa trên tác dụng phát sáng của dòng điện chứ không phải tác dụng nhiệt. Hiện tượng này xảy ra một cách tự phát, không phụ thuộc vào bất kỳ năng lượng nào bên ngoài.

        Nếu hai lớp bán dẫn p và n phân cực tại hai trạng thái nghèo và trung hòa theo chiều thuận, ta sẽ thấy vùng nghèo có hiện tượng khuếch tán và hiện tượng phun hạt dẫn. Khi nồng độ của điện tử và lỗ trống tăng lên một cách đột ngột, thì điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp theo cơ chế tự phát và quay trở về trạng thái ban đầu. Khi đó, các hạt photon sẽ phát ra một cách tự nhiên. Khi điện áp thuận được đặt vào lớp chuyển tiếp tại vùng nghèo, thì các hạt dẫn luôn ở trạng thái thừa. Điều này dẫn đến hiện tượng chùm sáng được phát ra ngoài ngay sau lớp chuyển tiếp.

        Khi hai lớp bán dẫn p và n được phân cực theo chiều ngược, mật độ photon phát ra được giảm xuống mức rất thấp. Do kích thước hạt dẫn nhỏ, chúng ít bị hấp thụ lại, dẫn đến sự giảm đáng kể trong hiện tượng phát ra ánh sáng.

        Do đó, cơ chế hoạt động của đèn LED chủ yếu dựa trên việc áp dụng một dòng điện áp thuận vào các điện tử bên trong đèn LED. Quá trình này kích thích sự phát ra của các hạt dẫn tại các lớp chuyển tiếp. Khi các hạt dẫn này được kích thích, chúng tăng đột ngột và tạo ra bức xạ tái hợp, dẫn đến sự tạo ra trạng thái cân bằng và phát ra ánh sáng. Điều này giúp đèn LED của bạn hoạt động hiệu quả và chiếu sáng một cách ổn định.

Lịch sử hình thành của đèn LED

         LED được phát minh bởi các nhà khoa học Anh và Nga trong những năm 1907. 

         Điốt bán dẫn phát sáng đầu tiên được biết đến bởi nhà thí nghiệm người Anh H.J. Round tại phòng thí nghiệm Marconi. Ông thực hiện thí nghiệm với tinh thể SiC (Silic và Carbon). Tuy nhiên, sau đó, nhà khoa học Nga Oleg Vladimirovich Losev đã tạo ra Đèn LED đầu tiên, nhưng nghiên cứu của ông đã bị quên lãng do không có nhiều ứng dụng trong thực tế như chưa đáp ứng được nhu cầu thắp sáng khi dùng trong gia đình hay ứng dụng trong hoạt động sản xuất kinh doanh.

        Cho đến mãi những năm 1961-1962 với sự nghiên cứu và phát triển tia hồng ngoại ( Tia Lasser ) đến từ các nhà khoa học người Mỹ đã đặt nền móng cho sự quay lại của việc phát triển công nghệ đèn LED, Nhà nghiên cứu khoa học Nick Holonyak Jr. tại công ty General Electric đã phát triển Đèn LED phát ánh sáng đỏ đầu tiên. Sau đó, ông gặp “cha đẻ của điốt phát xạ”, M. George Craford, tại trường đại học Illinois. George đã phát minh ra bóng Đèn LED có màu vàng đầu tiên, có cường độ sáng gấp 10 lần ánh sáng của bóng LED màu đỏ và màu cam vào năm 1972.

        Vào năm 1993, đèn LED đã có thể phát ra ánh sáng màu xanh dương. Sau đó, nhiều nhà nghiên cứu đã bắt đầu kết hợp ánh sáng màu vàng và xanh dương để tạo ra ánh sáng trắng. Công trình nghiên cứu này đã được công nhận và đoạt các giải thưởng uy tín, thể hiện sự quan tâm mạnh mẽ của các nhà khoa học đối với công nghệ LED. Do đó, các sản phẩm LED ngày nay đa dạng và hấp dẫn có khả năng cho ra nhiều màu sắc khác nhau, phục vụ đa dạng nhu cầu của con người trong các hoạt động sinh hoạt, sản xuất kinh doanh