Nghiên cứu chế tạo đèn led có quang phổ khác nhau và thử nghiệm sinh học ở cây hoa cúc tại thị xã an nhơn bình định

Trang 9 cây hoa Cúc” được thực hiện nhằm ứng dụng trực tiếp các kết quả vào việc chế tạo các đèn huỳnh quang ánh sáng đỏ xa dùng trong nông nghiệp có hiệu suất cao.. Mục tiêu nghiên cứu

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐÈN LED CÓ QUANG PHỔ

KHÁC NHAU VÀ THỬ NGHIỆM SINH HỌC Ở CÂY

HOA CÚC TẠI THỊ XÃ AN NHƠN – BÌNH ĐỊNH

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với cô Lê Thị Thảo Viễn và các Thầy cô của bộ môn Vật lý – KHVL, Trường đại học Quy Nhơn đã hướng dẫn và tạo điều kiện giúp em hoàn thành đề án tốt nghiệp này Bên cạnh đó,

em cũng gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Xuân Việt, anh Nguyễn Minh Thông cùng tập thể nhóm nghiên cứu, các thầy cô trong viện ITIMS, đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ

em từ những ngày đầu tham gia nghiên cứu Quãng thời gian học tập, làm việc tại viện đã mang lại cho em nhiều trải nhiệm có giá trị Em xin được chân thành cảm ơn

cả những trọn vẹn và những dang dở Trong quá trình hoàn thành đề án, cũng như

là trong quá trình làm bài báo cáo khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Vai trò của ánh sáng đối với cây trồng 4

1.1.1 Quang chu kì 5

1.1.2 Bước sóng ánh sáng 7

1.1.3 Tỷ lệ R/Fr 7

1.2 Các nghiên cứu trước đây về điều khiển sự ra hoa của cây hoa Cúc 8

1.3 Tổng quan về LED 10

1.3.1 LED 10

1.3.2 Cấu tạo của LED 11

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của LED 12

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO LED PHÁT XẠ ÁNH SÁNG TÍM, ĐỎ VÀ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM SINH HỌC ĐỒI VỚI CÂY HOA CÚC 14

2.1 Nghiên cứu quy trình chế tạo LED 14

2.2 Phương pháp đo quang của chip LED 15

2.3 Tham số đầu vào 17

2.4 Quy trình thực nghiệm sinh học đối với cây hoa Cúc 17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19

3.1 Kết quả chế tạo đèn 19

3.2 Kết quả thử nghiệm sinh học 20

3.2.1 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 1: 20

3.2.2 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 2: 21

3.2.3 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 3: 22

3.2.4 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 4: 23

3.2.5 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 5: 24

3.2.6 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 6: 25

3.2.7 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 7: 26

3.2.8 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 8: 27

3.2.9 Mẫu Cúc đối chứng không chiếu đèn: 28

3.2.10 Tổng hợp và phân tích kết quả thử nghiệm sinh học của 8 đèn LED thử nghiệm 29

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Bảng số liệu về tỷ lệ V/R tương ứng với các đèn LED khác nhau 19

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vai trò của ánh sáng đối với các quá trình sinh trưởng của cây trồng 4

Hình 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự ra hoa 5

Hình 1.3 Sự ra hoa của các loại cây khác nhau phụ thuộc độ dài ngày đêm 6

Hình 1.4 Phổ hấp thụ của phytochrome 7

Hình 1.5 Cơ chế cảm ứng và điều chỉnh sinh trưởng của phytochrome 8

Hình 1.6a Cấu tạo của LED buld 11

Hình 1.6b Cấu tạo của LED 12

Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo LED 14

Hình 2.2 Lò hàn hồng ngoại và chu trình nhiệt 14

Hình 2.3 Đèn được cấp nguồn 14

Hình 2.4 LED và hệ đo thông số LED 15

Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ đo thông số LED 16

Hình 2.6 Giao diện phần mềm Gamma Scientific LightTouch LED 16

Hình 2.7 Giao diện phần mềm Osram Color Caculator 16

Hình 2.8 Quang phổ chip LED tím 17

Hình 2.9 Hình ảnh bố trí đèn vào ban đêm và ban ngày cho cây hoa Cúc 18

Hình 3.1 Hình ảnh 8 đèn LED đã được chế tạo với các tỷ lệ V/R tương ứng 19

Hình 3.2 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 1 20

Hình 3.3 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 2 21

Hình 3.4 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 3 22

Hình 3.5 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 4 23

Hình 3.6 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 5 24

Hình 3.7 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 6 25

Hình 3.8 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 7 26

Hình 3.9 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 8 27

Hình 3.10 Phần trăm nở hoa theo thời gian của mẫu Cúc không chiếu đèn 28

Hình 3.11 Phần trăm ra hoa theo tỷ lệ V/R 30

Hình 3.12 Phần trăm ra hoa của mẫu Cúc theo thời gian 31

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Vì thế, để điều khiển hoa Cúc ra hoa theo ý muốn, tăng giá trị sản phẩm hoa trong vụ đông, người trồng hoa cần chiếu sáng bổ sung cho cây hoa cúc bằng cách thắp điện vào ban đêm Loại bóng sử dụng thường dùng như bóng dây tóc, bóng compact công suất nhỏ từ 10 – 20W, đèn LED HC 6W, đèn LED HC 9W 3000k hoặc cũng có thể

sử dụng đèn LED bulb Tuy nhiên, phổ phát quang của đèn LED bulb này có chỉ số hoàn màu cao (CRI > 80)

Ở nước ta hiện nay, nguyên liệu bột huỳnh quang dùng trong các bóng đèn huỳnh quang và bóng đèn huỳnh quang ba phổ đa số là nhập từ nước ngoài Việc chế tạo bột huỳnh quang ứng dụng để phủ trong các đèn huỳnh quang là nhu cầu cấp thiết

và sống còn của các nhà máy sản xuất thiết bị chiếu sáng, vì khi chủ động được nguyên vật liệu mới chủ động được công nghệ chế tạo và hạ được giá thành sản phẩm Trong các thiết bị chiếu sáng phát ánh sáng trắng dùng vật liệu ba phổ thì bột huỳnh quang phát ra bức xạ màu đỏ xa chiếm gần 80% Vì vậy việc nghiên cứu và chế tạo bột huỳnh quang phát bức xạ màu đỏ xa là cần thiết Đề tài “Thực nghiệm chế tạo đèn LED nông nghiệp và trực tiếp ứng dụng thử nghiệm sinh học điều khiển ra hoa ở

cây hoa Cúc” được thực hiện nhằm ứng dụng trực tiếp các kết quả vào việc chế tạo các đèn huỳnh quang ánh sáng đỏ xa dùng trong nông nghiệp có hiệu suất cao

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Khảo sát lý thuyết tác động của ánh sáng đến sự ra hoa của cây hoa Cúc

- Nghiên cứu chế tạo LED phát xạ ánh sáng tím, đỏ

- Thử nghiệm sinh học bằng cách khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ V/R phù hợp kích

thích hoặc ức chế ra hoa ở cây hoa Cúc

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Vật liệu huỳnh quang phát xạ ánh sáng tím

- Phạm vi nghiên cứu: Chế tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng tím ứng dụng chế

tạo đèn LED điều khiển ra hoa ở cây hoa Cúc

4 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu một cách tổng thể ảnh hưởng của các vùng ánh sáng khác nhau đến sự

ra hoa của cây ngày ngắn

- Nghiên cứu thiết lập quy trình đóng gói LED, chế tạo đèn LED chuyên dụng phát

xạ ánh sáng tím - đỏ

- Đo đạc phổ phát quang và các thông số cuae đèn LED chế tạo được

- Thử nghiệm kích thích ra hoa ở cây hoa Cúc

- Xây dựng ma trận đèn thử nghiệm

- Xử lý số liệu thực nghiệm

5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài, tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, tuy nhiên phương pháp chính là phương pháp thực nghiệm

❖ Phương pháp thực nghiệm chế tạo đèn LED:

- Tổ hợp LED

- Thiết kế kỹ thuật cho đèn

- Quy trình chế tạo

- Kết quả chế tạo đèn LED

❖ Phương pháp thử nghiệm sinh học:

- Tổng quan các nghiên cứu thử nghiệm sinh học

- Thực nghiệm sinh học

- Kết quả thử nghiệm sinh học

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Việc chế tạo ra đèn LED giúp người dân trồng hoa nâng cao hiệu quả sản xuất, đồng thời giảm lượng điện tiêu thụ ở mức thấp nhất

- Chiếu sáng cho cây trồng bằng đèn LED có nhiều ưu điểm như: than thiện môi trường, không chứa thuỷ ngân và các chất độc hại khác, dễ điều khiển bằng kỹ thuật

số với khả năng thay đổi độ sáng 100%, chi phí bảo hành và thay thế hệ thống thấp,

dễ dàng thay đổi nhiệt độ, màu khi cần thiết

- Sử dụng đèn LED chiếu sáng là công nghệ mới hứa hẹn sẽ nhanh chóng được nhân rộng góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường xanh - sạch - đẹp, hướng đến một nền sản xuất nông nghiệp bền vững

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Vai trò của ánh sáng đối với cây trồng

Trong điều kiện môi trường biến đổi phức tạp như hiện nay, sự phát triển của các mô hình nông nghiệp công nghệ cao có thể sản xuất nông nghiệp, trồng cây cảnh giảm thiểu tối đa những tác động xấu của thời tiết đó là xu hướng sử dụng ánh sáng nhân tạo để điều quá trình sinh trưởng, ra hoa của cây trồng

Dưới ánh sáng nhân tạo, chẳng hạn như nguồn sáng LED, sẽ là một bước quan trọng trong việc đạt được các mục tiêu này Chẳng hạn như hệ thống chiếu sáng nhân tạo tối ưu có tính đến nhịp sinh học của thực vật, thủy canh giàu chất dinh dưỡng, điều hòa không khí chi phí thấp, các công nghệ cảm biến khác nhau để tạo ra một môi trường sản xuất đồng nhất trong các phòng trồng trọt cũng như các công nghệ tự động hóa và robot tiên tiến để tiết kiệm chi phí lao động và duy trì sự sạch sẽ trong khu vực sản xuất và thu hoạch

❖ Tác động của ánh sáng tới sinh trưởng của thực vật:

Để tồn tại và phát triển, cây trồng cần một môi trường phù hợp với nhiều yếu

tố, trong đó yếu tố quan trọng bậc nhất là ánh sáng Ánh sáng có tác động tới tất cả các quá trình sinh trưởng của cây trồng, từ nảy mầm, quang hợp, cho tới ra hoa và tích lũy thành phần dinh dưỡng

Hình 1.1 Vai trò của ánh sáng đối với các quá trình sinh trưởng của cây trồng

Thực vật có nhiều loại tế bào cảm quang phục vụ các chức năng khác nhau và phối hợp điều hòa lẫn nhau Chất diệp lục, phytochrome và cryptochrome là nguyên

tố chính tế bào cảm quang Chất diệp lục là một phân tử bẫy ánh sáng và chuyển đổi năng lượng thông qua quang hợp, trong khi phytochrome điều chỉnh sự nảy mầm của hạt, hoặc ra hoa Cryptochrome là một tế bào cảm quang điều chỉnh đồng hồ sinh học

và có thể có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành phytochemical Cryptochrome được kích thích trong vùng UV-A / xanh lam của quang phổ và sẽ kích hoạt các phản ứng phòng vệ cụ thể Khi phản ứng phòng vệ được kích hoạt, thực vật sẽ tiêu thụ năng lượng theo những cách khác với quang hợp, sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp, chẳng hạn như vitamin C, anthocyanins và các hợp chất phenolic có giá trị trong việc hấp thụ dinh dưỡng [1]

Hình 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự ra hoa

1.1.1 Quang chu kì

Cây trồng sử dụng ánh sáng là tín hiệu để điều chỉnh sự sinh trưởng, phát triển phù hợp với điều kiện môi trường Ánh sáng tác động tới sự điều chỉnh này dựa trên

ba khía cạnh: bước sóng, cường độ và thời gian chiếu sáng

Về khía cạnh thời gian chiếu sáng hay quang chu kỳ, Garner và Allard [2] đã phát hiện ra ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng ban ngày theo mùa có ảnh hưởng tới

sự ra hoa của cây Tuy nhiên, sự phản ứng với thời gian chiếu sáng trong ngày của các loài cây là không giống nhau, nên được chia làm ba nhóm:

• Cây ngày dài là cây ra hoa khi thời gian chiếu sáng ban ngày dài hơn ngưỡng giới hạn (ngày dài hơn đêm) trong mùa hè

• Cây ngắn ngày chỉ ra hoa khi thời gian chiếu sáng ban ngày ngắn hơn ngưỡng giới hạn (ngày ngắn hơn đêm) trong mùa thu hoặc mùa đông

• Cây trung tính là cây có sự ra hoa không phụ thuộc thời gian chiếu sáng mà phụ thuộc tuổi cây hay kích thích bên ngoài

Do đặc điểm nghiên trục của trái đất khi quay quanh mặt trời mà thời gian nhận ánh sáng mặt trời trong ngày theo mỗi mùa là khác nhau Ở các nước thuộc bán cầu Bắc như Việt Nam, mùa hè là thời điểm ngày dài hơn đêm trong khi mùa đông thì đêm lại dài hơn ngày Đối với cây loại cây ngày ngắn, vào thời điểm mùa thuận cần điều khiển để có sự ra hoa, tạo quả đồng đều để thuận tiện cho việc thu hái, đồng nhất

về chất lượng sản phẩm; còn trong mùa nghịch để cây có thể ra hoa trái vụ, tăng năng suất cây trồng và giá trị nông sản [3]

Hình 1.3 Sự ra hoa của các loại cây khác nhau phụ thuộc độ dài ngày đêm

1.1.2 Bước sóng ánh sáng

Hình 1.4 Phổ hấp thụ của phytochrome [4]

Như đã nói ở phần trên, sắc tố đảm nhiệm vai trò điều chỉnh ra hoa là phytochrome Sắc tố này tồn tại dưới hai dạng Pr, Pfr; mỗi dạng phổ hấp thụ riêng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tiếp nhận Khi ánh sáng chiếu đến cây các sắc tố hấp thụ ánh sáng, đạt ngưỡng kích ứng, sắc tố phytochrom dạng Pr sẽ chuyển đổi thành dạng Pfr và ngược lại

Dạng Pr có hai đỉnh hấp thụ cực đại tại vùng đỏ (660nm) và vùng UV gần (380nm); dạng Pfr có hai đỉnh hấp thụ cực đại tại vùng đỏ xa (730nm) và vùng tím (410) nm Do đó, bước sóng ánh sáng phù hợp để kích thích ra hoa sẽ bao gồm các vùng này, vốn là các bước sóng sẵn có trong phổ ánh sáng mặt trời

1.1.3 Tỷ lệ R/Fr

Sắc tố phytochrome cảm ứng các tham số ánh sáng trong đó có tỷ lệ R/Fr và điều khiển quá trình ra hoa

- Thông lượng phát xạ vùng đỏ bước sóng 640- 680nm: R = ∫640680S(λ)dλ

- Thông lượng phát xạ vùng đỏ xa bước sóng 710- 750nm: Fr = ∫710750S(λ)dλ

𝑅

𝐹𝑟 =

∫680S(λ)dλ640

∫750S(λ)dλ710

Hình 1.5 Cơ chế cảm ứng và điều chỉnh sinh trưởng của phytochrome

Để định lượng tỷ lệ giữa cường độ các vùng ánh sáng, có nhiều nghiên cứu tiến hành thử nghiệm sinh học, trong đó nổi bật là nghiên cứu của Yamada và đồng

sự đưa ra kết luận tỷ lệ ánh sáng đỏ và đỏ xa phù hợp nhất cho ra hoa trong khoảng

từ 0.6 tới 1, và ngưỡng có thể ra hoa là dưới 5.3 [5]

Cho tới thời điểm gần đây, đã có thêm các nghiên cứu dựa trên quan điểm của Yamada như của để xác định tỷ lệ đỏ và đỏ xa như của nhóm Mah xác định tỷ lệ đỏ

và đỏ xa hiệu quả là 0.7 cho tới 1.1 [6]

Như vậy, các nghiên cứu trên mới chỉ đánh giá hiệu quả của các bước sóng vùng đỏ và đỏ xa cho kích thích ra hoa, mà chưa đề cập tới bước sóng vùng tím

1.2 Các nghiên cứu trước đây về điều khiển sự ra hoa của cây hoa Cúc

Năm 2013, Runkle

Để định lượng tỷ lệ giữa cường độ các vùng ánh sáng, có nhiều nghiên cứu

tiến hành thử nghiệm sinh học Năm 2012 Erik S Runkle cùng đồng sự đã thực hiện nghiên cứu và đưa ra kết luận tỷ lệ ánh sáng đỏ trên đỏ xa bằng 0,66 cho hiện tượng cây cúc sinh trưởng cao nhất có khả năng ức chế sự ra hoa của cây hoa cúc [7] Tới năm 2013, Erik S Runkle cùng đồng sự đưa ra kết luận tỷ lệ ánh sáng đỏ trên đỏ xa bé hơn 0,66 có hiện tượng kích thích sự ra hoa, tỷ lệ đỏ trên đỏ xa lớn hơn 0,66 có khả năng ức chế sự ra hoa của cây ngày ngắn [8]

Tại Việt Nam thì việc nghiên cứu ứng dụng chiếu sáng LED cũng đang được các nhà khoa học:

Năm 2021, Viện hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã công bố đề tài

“Nghiên cứu phát triển và triển khai ứng dụng các mô hình chiếu sáng điều khiển quang chu kỳ bằng đèn LED chuyên dụng nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất hoa cúc thương mại tại khu vực Tây Nguyên” Các mô hình đã sử dụng đèn LED chuyên dụng dạng 3U-660 để thay thế đèn compact trong chiếu sáng cho cây hoa Cúc với thời gian giảm còn 1/3 (đối với cây cúc Pha Lê, Kim Cương) và 1/6 (đối với cây cúc Farm) so với phương pháp chiếu sáng truyền thống đã khẳng định hiệu quả tiết kiệm năng lượng trên 67% cho các mô hình ngoài trời và từ 83%-94% cho các mô hình trong nhà lưới Cây hoa Cúc ở mô hình chiếu sáng bằng đèn LED chuyên dụng có thời điểm

ra hoa đúng như mong muốn; có các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng cây đều tương đương hoặc cao hơn so với cây hoa cúc được chiếu sáng

R/Fr 0,66

Kích thích ra hoa Ức chế ra hoa

bằng đèn compact 20W Ngoài ra, các chỉ số tác động đến môi trường không khí, đất, nước và tài nguyên của đèn LED chuyên dụng chỉ bằng từ 12-16% so với đèn CFL-20W trong giai đoạn phá đêm cây hoa Cúc [9]

1.3 Tổng quan về LED

1.3.1 LED

Đèn LED hay còn gọi bóng đèn LED (tiếng Anh: LED lamp), là đèn điện được

sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng, tạo ra ánh sáng bằng cách sử dụng một hoặc nhiều diode phát quang (LED) Đèn LED có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với đèn sợi đốt tương đương và hiệu quả hơn hầu hết các loại đèn huỳnh quang; một số nhà sản xuất đèn điện (như công ty Cree và những công ty khác) tuyên bố chip LED có hiệu

suất chiếu sáng (luminous efficacy) lên đến 303 Lumen trên Watt (lm/W) Tuy nhiên,

bóng đèn LED sử dụng một mạch điều khiển LED điện tử khi nối trực tiếp từ đường dây điện chính và tổn thất gây ra do mạch điều khiển này khiến hiệu suất của đèn LED thấp hơn hiệu suất của chip LED có trong đèn Đèn LED thương mại hiệu quả nhất hiện nay có hiệu suất 200 lm/W

Thị trường đèn LED dự kiến sẽ tăng gần gấp 4 lần trong thập kỷ tới, từ 67,6 tỷ

đô la vào năm 2019 lên 262,8 tỷ đô la vào năm 2030, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 12,9% Tính đến 2016, nhiều loại bóng đèn LED tiêu thụ chỉ khoảng 10–25% năng lượng tiêu thụ bởi một bóng đèn sợi đốt, lại bền hơn đến 25 lần so với đèn sợi đốt

Tương tự như đèn sợi đốt (và khác với đèn huỳnh quang), đèn LED đạt đến độ sáng tối đa ngay lập tức mà không có độ trễ khởi động Việc bật và tắt thường xuyên

không làm giảm tuổi thọ như với đèn huỳnh quang Công suất ánh sáng (light output)

giảm dần theo tuổi thọ hoạt động của đèn LED

Một số bóng đèn LED được dùng thay thế trực tiếp cho đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang khi các loại đèn này bị hư hỏng Trên vỏ hộp sản phẩm bóng đèn LED

có thể hiển thị công suất ánh sáng tính bằng Lumen (lm), công suất tiêu thụ tính bằng Watt (W), nhiệt độ màu tính bằng Kelvin (K), hoặc mô tả màu như "trắng ấm",

"trắng mát" hoặc "ánh sáng ban ngày", phạm vi nhiệt độ hoạt động, và đôi khi thể hiện cả công suất tương đương với đèn sợi đốt cung cấp cùng công suất tính bằng lumen

Đặc tính phát xạ có hướng của bóng đèn LED ảnh hưởng đến thiết kế của đèn Một bóng đèn LED có thể cung cấp lượng ánh sáng bằng với một bóng sợi đốt vốn tiêu thụ điện năng hơn gấp nhiều lần; tuy nhiên, với hầu hết hệ thống chiếu sáng thông dụng, người ta sử dụng nhiều đèn LED kết hợp với nhau Điều này giúp tạo ra một bóng đèn với chi phí rẻ hơn với những đặc tính được cải thiện tốt hơn, như khả năng phân bố ánh sáng, tản nhiệt và chỉ số hoàn màu

Đèn LED sử dụng dòng điện một chiều (DC), trong khi mạch điện chính là dòng điện xoay chiều (AC) và thường có điện áp cao hơn nhiều so với mức mà đèn LED

có thể chịu được Do vây, bên trong đèn LED có thể chứa mạch điện để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành dòng điện một chiều ở mức điện áp phù hợp Các mạch này chứa bộ chỉnh lưu, tụ điện và có thể có các bộ phận điện tử hiệu dụng khác, như thiết bị điều khiển tăng–giảm độ sáng của đèn Trong bóng đèn LED dây tóc, mạch điều khiển được đơn giản hóa vì nhiều mối nối LED được mắc nối tiếp có tổng điện

áp hoạt động xấp xỉ bằng điện áp nguồn điện xoay chiều Đèn LED yêu cầu một hệ thống cung cấp điện (mạch điều khiển) để điều khiển và tương tác với mạng điện chính Nói chung, dạng sóng dòng điện chứa một lượng độ nhiễu nhất định, tùy thuộc vào công nghệ của bóng đèn LED [10]

1.3.2 Cấu tạo của LED

Hình 1.6a Cấu tạo của LED buld

- Vỏ bóng đèn: thiết kế đa dạng mẫu mã, màu sắc dùng để bảo vệ bóng đèn và tán

xạ ánh sáng cho môi trường bên ngoài Để đèn LED có độ bền cao thì vỏ bóng đèn phải được sản xuất bằng chất liệu cao cấp đồng thời khả năng toả nhiệt nhanh chóng

- LED trên mạch điều khiển kim loại là bộ phận tạo ra ánh sáng của đèn

- Đĩa nhôm có vai trò cố định thiết bị chip LED trong bóng đèn và cũng như giúp

chúng hoạt động ổn định, chống sốc

- Mạch điều khiển gồm các mạch điều khiển khác nhau là các bộ phận kiểm soát

thông minh, cung cấp nguồn điện 1 chiều giúp cho bóng đèn hoạt động ổn định và nguồn pin

- Thân nhựa bảo vệ phần bên dưới đèn bóng LED, giúp phần thân được cố định chắc

chắn hơn

- Đuôi đèn được dùng cố định cho bóng đèn nằm yên ở chuôi đèn và giúp bóng đèn

có thể hoạt động bình thường

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của LED

Gói LED cung cấp một bộ khung ổn định cho LED chip có thể được gắp, dán, hàn và hoạt động phát quang Gói LED có các chức năng sau:

Hình 1.6b Cấu tạo của LED Dẫn điện: kết nối các điện cực mặt trong với điện cực của chip LED Dẫn quang: bao gồm lớp vật liệu trong suốt hoặc mờ, có tác dụng truyền ánh sáng phát

ra từ chip LED Lớp vật liệu này cũng có tác dụng bảo vệ đối với những tác động cơ học, độ ẩm và hóa chất

Dẫn nhiệt: cho phép nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của chip LED (và

phốt pho) truyền ra bên ngoài gói LED

Bên cạnh có, gói LED có thể có thêm một số chức năng:

Chuyển đổi bước sóng ánh sáng: bằng các vật liệu phốt pho được phun phủ

lên phía trên chip LED

Bảo vệ tĩnh điện (ESD): bằng cách sử dụng diode Zener tích hợp vào gói LED