Xây dựng phương thức điều chỉnh bám của dòng điện cho bộ điều khiển đèn led

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHÙNG VĂN PHƯƠNG XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHÙNG VĂN PHƯƠNG XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: TS VÕ VIẾT CƯỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phùng Văn Phương Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06 – 02 – 1987 Nơi sinh: Bình Dương Quê quán: Bình Dương Dân tộc: Kinh Địa chỉ: 173 – Tổ - Ấp – Xã Tân Mỹ - Huyện Bắc Tân Uyên – Bình Dương Điện thoại quan: 06503 675 007 Điện thoại nhà: 01698 708 875 E-mail: phuongvppgcte@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: - Hệ đào tạo: Đại học quy - Thời gian đào tạo: Từ năm 2006 đến năm 2011 - Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh - Ngành học: Điện công nghiệp - Tên đồ án tốt nghiệp: “Việt Nam hướng tới kinh tế không carbon (Zero Carbon)” - Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Năm 2011, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh - Người hướng dẫn: TS Võ Viết Cường III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2011 – 09/2015 Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Trung cấp Kỹ thuật Phú Giáo Giáo Viên Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2015 Người khai Phùng Văn Phương i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) Phùng Văn Phương ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy TS Võ Viết Cường tận tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Quý Thầy, Cô trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện giúp đỡ tài liệu, sử dụng phịng thí nghiệm suốt trình thực luận văn Cảm ơn Ban giám hiệu, đồng nghiệp trường Trung cấp Kỹ thuật Phú Giáo tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận văn Cảm ơn bạn bè giúp đỡ, động viên tinh thần suốt trình thực luận văn Cảm ơn Ba, Mẹ anh chị em gia đình ủng hộ em mặt vật chất tinh thần, tạo điều kiện để em nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Ngày…… tháng …… năm 2015 Người nghiên cứu Phùng Văn Phương iii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu trình bày phương pháp để nâng cao hệ số công suất giảm tổng méo dạng sóng hài (THD) dịng điện sử dụng mạch biến đổi chiều tăng áp boost PFC ứng dụng cho điều khiển đèn Led Dòng điện nguồn điều chỉnh để có dạng sin hệ số cơng suất cao Phương thức điều chỉnh bám dịng điện cho hệ số công suất cao dựa mạch biến đổi chiều tăng áp IC UC 3854 đề xuất Hệ số công suất nâng cao đáng kể Các kết mô thực nghiệm thể tính hiệu khả thi phương pháp đề xuất, thành phần hài dòng điện nguồn thấp, dịng điện có dạng sóng hình sin hệ số cơng suất gần Từ khóa: Đèn Led; Hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC); Tổng méo dạng sóng hài (THD); UC3854; Bộ biến đổi; Hài dòng điện iv ABSTRACTS This research presents method to improve power factor correction and reduce the THD of input current of a boost PFC converter used in applications to LED lamp driver The input current is directly controlled to deliver sinusoidal current waveform and to gain a high power factor A novel high-power-factor Boost type converter with force current control based on IC UC 3854 is proposed Power factor is significantly enhanced Simulation and experimental results illustrate the effectiveness and feasibility of the proposed control technique, which achieves low harmonic contents in the supply current, a near unity power factor (PF), a sinusoidal current waveform Keywords: LED lamp; Power factor correction (PFC); Total harmonic distortion (THD); UC3854; Converter; Harmonic currents v MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Xác nhận cán hướng dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Abstracts v Mục lục vi Danh mục chữ viết tắt x Danh sách hình xi Chương GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN 1.2.1.Mục tiêu luận văn 1.2.2.Nhiệm vụ luận văn 1.2.3.Giới hạn luận văn 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN 1.5 GIÁ TRỊ THỰC TIẾN CỦA LUẬN VĂN 1.6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 1.7 BỐ CỤC LUẬN VĂN Chương TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN CỦA ĐÈN LED VÀ ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN 2.1 TỔNG QUAN VỀ LED 2.1.1 Khái niệm LED 2.1.2 Lịch sử LED 2.1.3 Ưu điểm LED 2.2 BỘ NGUỒN CỦA ĐÈN LED 11 vi 2.2.1 Tổng quan nguồn đèn LED 11 2.2.2 Khảo sát nguồn LED âm trần thương hiệu DOB 13 2.3 ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN CƠ SỞ HIỆU CHỈNH TÍCH CỰC HỆ SỐ CƠNG SUẤT 16 2.4 CÔNG SUẤT DC 17 2.5 CÔNG SUẤT AC 17 2.6 KHÁI NIỆM HỆ SỐ CÔNG SUẤT 19 2.7 NGUYÊN NHÂN HIỆU CHỈNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT 20 2.7.1 Giảm giá thành lượng điện chi phí truyền tải 20 2.7.2 Tối ưu hóa kinh tế, kỹ thuật 21 2.8 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ĐỂ HIỆU CHỈNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT PFC 21 2.8.1 Hiệu chỉnh hệ số cơng suất tuyến tính 21 2.8.2 Hiệu chỉnh hệ số cơng suất phi tuyến tính 23 2.8.3 Hiệu chỉnh hệ số công suất thụ động – Passive PFC 23 2.8.4 Hiệu chỉnh hệ số cơng suất tích cực – Active PFC 24 2.8.5 Một ví dụ cụ thể số đo thực hai PSU có PFC khơng PFC 26 2.9 KHÁI NIỆM VỀ SÓNG HÀI 27 2.10 ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI 29 2.10.1 Tải không tuyến tính 30 2.10.2 Thiết bị điện tử công suất 32 Chương XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN 35 3.1 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN PHỔ BIẾN 35 3.1.1 Phương thức điều chỉnh dòng đỉnh (peak current control) 35 3.1.2 Phương thức điều chỉnh dịng trung bình (Average current mode control) 36 3.1.3 Một số mạch băm áp sử dụng PFC 38 vii 3.2 PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN 40 3.2.1 Mơ hình mạch Boost PFC 42 3.2.2 Luật điều khiển 51 3.2.3 Chỉnh lưu cầu pha 55 3.2.4 Khối lọc (LOC) 56 Chương THIẾT KẾ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED 58 4.1 BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠCH 58 4.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH 58 4.2.1 Đặc điểm IC UC3854 58 4.2.2 Sơ đồ khối sơ đồ chân 60 4.3 MƠ PHỎNG MẠCH KHƠNG CĨ ĐIỀU CHỈNH BÁM BẰNG PHẦN MỀM PSIM 62 4.3.1 Dạng sóng điện áp dịng điện nguồn khơng có điều chỉnh bám 62 4.3.2 Hệ số cơng suất cosφ khơng có điều chỉnh bám 63 4.3.3 Tổng méo dạng sóng hài dịng điện nguồn khơng có điều chỉnh bám 63 4.4 MƠ PHỎNG MẠCH CĨ ĐIỀU CHỈNH BÁM BẰNG PHẦN MỀM PSIM 64 4.4.1 Dạng sóng điện áp dịng điện nguồn có điều chỉnh bám 64 4.4.2 Dạng sóng điện áp đầu cấp cho Led có điều chỉnh bám 65 4.4.3 Hệ số công suất cosφ có điều chỉnh bám 65 4.4.4 Tổng méo dạng sóng hài dịng điện nguồn có điều chỉnh bám 66 Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED 67 5.1 THIẾT KẾ MẠCH THỰC 67 5.2 THI CÔNG MẠCH THỰC 68 5.3 KẾT QUẢ ĐO ĐẠT THỰC TẾ 69 viii 5.3.1 Tổng méo dạng sóng hài dòng điện nguồn 69 5.3.2 Dạng sóng điện áp dịng điện nguồn 70 5.3.3 Hệ số công suất cosφ 70 5.4 NHẬN XÉT KẾT QUẢ 71 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 6.1 KẾT LUẬN 72 6.2 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LED : Light Emitting Diode PF : Power Factor SSL : Solid – State Lighting SiC : Silic Cacbon GaAs : Gallium Arsenide PFC : Power Factor Correction THD : Total harmonic distortion PSU : Power supply unit PWM : Pulse Width Modulation UPS : Uninterruptible Power Supply SVC : Static VAR Compensator HVDC : High-Voltage Direct Current x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Sự chuyển dời hạt điện tử lỗ trống qua mối nối PN hình dạng LED Hình 2.2: Đèn đường LED 30W – 40W thay cho đèn đường cao áp thông thường Hình 2.3: Chiếu sáng Cầu Thủ Thiêm – TP Hồ Chí Minh cơng nghệ LED Hình 2.4: Bộ nguồn đèn LED âm trần hãng Kosoom 12 Hình 2.5: Bộ nguồn đèn LED âm trần thương hiệu DOB 13 Hình 2.6: Sơ đồ mạch nguồn đèn LED âm trần thương hiệu DOB 13 Hình 2.7: Dạng xung cấu dập xung kim 15 Hình 2.8: Sơ đồ khối hiệu chỉnh tích cực hệ số cơng suất 16 Hình 2.9: Các loại cơng suất tải tiêu thụ 19 Hình 2.10: Tam giác cơng suất 20 Hình 2.11: Các dạng mạch Active PFC 24 Hình 2.12: Mạch Passive PFC thực tế PSU 25 Hình 2.13: Mạch Active PFC thực tế PSU 25 Hình 2.14: Giá trị đo PSU khơng có PFC 26 Hình 2.15: Giá trị đo PSU có Passive PFC 26 Hình 2.16: a - Dạng sóng sine, b – Dạng sóng hài 27 Hình 2.17: Thành phần hài 27 Hình 2.18: Phổ sóng hài 28 Hình 2.19: Giá trị đỉnh RMS theo thành phần sóng hài 29 Hình 2.20: Hiện tượng bão hòa mạch từ máy biến 30 Hình 2.21: Dịng pha a phổ máy biến hoạt động 110% điện áp định mức 30 Hình 2.22: Dịng điện máy lạnh 31 Hình 2.23: Dịng điện máy điều hịa khơng khí 31 xi Hình 2.24: Bộ chỉnh lưu cầu pha diode 32 Hình 2.25: Điện áp dịng điện thiết bị thu tivi – tivi receiver 33 Hình 2.26: Bộ chỉnh lưu cầu pha khơng điều khiển 34 Hình 2.27: Dạng sóng dịng điện chỉnh lưu cầu pha 34 Hình 3.1: Sơ đồ điều chỉnh dòng đỉnh 35 Hình 3.2: Sơ đồ điều chỉnh dịng trung bình 37 Hình 3.3: Sơ đồ mạch Boost 38 Hình 3.4: Dạng sóng điện áp dịng điện vào Boost PFC 38 Hình 3.5: Sơ đồ mạch Buck 39 Hình 3.6: Dạng sóng điện áp dòng điện vào Buck PFC 40 Hình 3.7: Sơ đồ mạch Buck/Boost 40 Hình 3.8: Sơ đồ phương thức điều chỉnh bám dòng điện 41 Hình 3.9: Biểu đồ dạng sóng dịng điện bám 41 Hình 3.10: Sơ đồ mạch Boost PFC 42 Hình 3.11: Sơ đồ thay van đóng 43 Hình 3.12: Sơ đồ thay van cắt 44 Hình 3.13: Dạng sóng dịng điện cuộn dây chế độ dịng liên tục 45 Hình 3.14: Mạch tương đương biến đổi 47 Hình 3.15: Mối quan hệ hiệu suất mạch với đại lượng liên quan 50 Hình 3.16: Sự hoạt động PWM 53 Hình 3.17: Sơ đồ mạch điều khiển 55 Hình 3.18: Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha với tải khác 55 Hình 3.19: Sơ đồ lọc san độ đập mạch 56 Hình 3.20: Bộ lọc RC 57 Hình 4.1: Sơ đồ khối IC UC3854 60 Hình 4.2: Sơ đồ chân hình ảnh IC UC3854 thực tế 60 Hình 4.3: Sơ đồ mạch mô 62 Hình 4.4: Dạng sóng điện áp dịng điện nguồn khơng có điều chỉnh bám 62 Hình 4.5: Hệ số cơng suất cosφ khơng có điều chỉnh bám 63 xii Hình 4.6: Tổng méo dạng hài dịng khơng có điều chỉnh bám 63 Hình 4.7: Sơ đồ mạch mơ 64 Hình 4.8: Dạng sóng điện áp dịng điện nguồn có điều chỉnh bám 64 Hình 4.9: Dạng sóng điện áp cấp cho Led 65 Hình 4.10: Hệ số cơng suất cosφ có điều chỉnh bám 65 Hình 4.11: Tổng méo dạng sóng hài dịng điện nguồn có điều chỉnh bám 66 Hình 5.1: Hình ảnh cầu diode KBPC610 67 Hình 5.2: Hình ảnh Mosfet IRF630N 67 Hình 5.3: Sơ đồ chân IC 7407N 67 Hình 5.4: Hình ảnh IC KA7809 68 Hình 5.5: Hình ảnh thi cơng mạch thực 68 Hình 5.6: Hình ảnh mạch thực hoạt động 69 Hình 5.7: Tổng méo dạng sóng hài dịng điện nguồn đo đạc thực tế 69 Hình 5.8: Dạng sóng điện áp dòng điện nguồn đo đạc thực tế 70 Hình 5.9: Hệ số cơng suất cosφ đo đạc thực tế 70 xiii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG Chương GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đèn LED thuận tiện cho việc chiếu sáng nhà kết hợp chiếu sáng với quảng cáo Công nghệ bán dẫn cho phép chế tạo đèn LED có cơng suất phát sáng số tính chất cao Chúng gọi LED có độ sáng cao (High – Brightness LED) Hiệu suất phát sáng LED cao 100 lm/W dự báo vượt 200 lm/W tương lai khơng xa [1] Ngồi hai ưu điểm bật hiệu suất phát sáng tuổi thọ cao, LED cịn có số ưu điểm khác như: dải nhiệt độ làm việc rộng từ -40 0C đến +1200C, thời gian độ nhỏ khoảng phần mười mili giây, điện áp sử dụng thấp nên tương đối an tồn, tạo ánh sáng đơn sắc phù hợp với ứng dụng y tế quảng cáo [1] Tuy nhiên, chiếu sáng LED có nhược điểm đòi hỏi nguồn phức tạp Bộ nguồn thiết bị điện tử công suất xây dựng sở chuyển mạch nên q trình tiêu thụ lượng cịn tạo dạng sóng hài có tần số bội số tần số điện lưới [1], [2] Khi giá trị hiệu dụng giá trị biên độ tín hiệu điện áp hay dịng điện tăng sóng hài kéo theo loạt nguy hại xảy với toàn hệ thống lưới điện làm tăng phát nóng dây dẫn điện, thiết bị điện sinh nhiệt cao gây hư hỏng thiết bị, hỏa hoạn nguy cháy nổ, làm cho tụ điện bị nhiệt nhiều trường hợp dẫn tới phá hủy chất điện mơi Các sóng hài bậc cao cịn làm moment tác động rơle biến dạng gây tượng nhảy rơle dẫn đến thời điểm tác động rơ le sai lệch, gây cảnh báo nhầm UPS đồng thời gây tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ máy biến áp dẫn đến làm tăng tổn thất điện [3] LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG Ngồi ra, sóng hài làm tổn hao cuộn dây lõi thép động tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn, ảnh hưởng đến sai số thiết bị đo, làm cho kết đo bị sai lệch, làm thiết bị sử dụng điện đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến người đồng thời gây sóng điện từ lan truyền không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng Thay thiết bị hư hỏng mà nguyên nhân gây sóng hài giải pháp tốn kém, làm tăng kinh phí đầu tư đến 15% kinh phí vận hành đến 10% [4] Như biết hệ số công suất (Power Factor – PF) số tiêu đánh giá chất lượng hệ thống cung cấp điện Hệ số công suất phụ thuộc vào thành phần hài bậc cao, góc lệch pha dòng điện điện áp [2] Để minh chứng ta xét hệ số công suất trường hợp dạng sóng khơng sin điện áp dịng điện lưới chứa sóng hài Trong số sóng hài sinh hệ thống phi tuyến máy biến áp bão hòa, số sóng hài tạo tải điện tử công suất điều chỉnh tốc độ động cầu chỉnh lưu diode (bộ phận thiếu nguồn đèn LED) Để nâng cao hệ số cơng suất tổng méo dạng sóng hài dịng điện phải nhỏ Chính việc nghiên cứu thiết kế nguồn cho đèn LED có điều chỉnh hệ số công suất cần thiết, mà điều chỉnh hệ số cơng suất điều chỉnh cho dịng điện lưới có dạng sin đồng pha với điện áp lưới Do đề tài “Xây dựng phương thức điều chỉnh bám dòng điện cho điều khiển đèn LED” khơng góp phần nâng cao hệ số công suất cos đảm bảo chất lượng điện trong chiếu sáng mà khắc phục tác hại sóng hài dịng điện gây cho lưới điện 1.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN 1.2.1 Mục tiêu luận văn  Mô thiết kế thi công mạch điện đáp ứng u cầu dịng áp ngõ vào có dạng sin đồng pha  Tổng méo dạng sóng hài dòng điện ≤ 5% LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG 1.2.2 Nhiệm vụ luận văn  Nghiên cứu, xây dựng phương thức mô điều chỉnh bám để dòng điện ngõ vào bám theo dạng sin điện áp lưới  Thiết kế mô  Thi công mạch điện điều chỉnh  Đánh giá kết mô thực nghiệm 1.2.3 Giới hạn luận văn Chỉ áp dụng cho nguồn có hiệu chỉnh hệ số cơng suất đèn LED 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để xây dựng phương thức điều chỉnh bám dòng điện cho điều khiển đèn LED, tác giả tìm hiểu tổng quan sở lý thuyết nguồn đèn LED, điều chỉnh bám dòng điện để đặt tốn thiết kế mạch điện điều chỉnh, mơ mạch điện máy tính sau tiến hành thi công mạch điện kiểm chứng lại kết thực tế so với mô 1.4 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN  Khơng sử dụng cảm biến dịng  Mạch nguồn mạch điều khiển tách riêng  Độ xác cao 1.5 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN  Ứng dụng nâng cao hiệu lượng chiếu sáng  Giảm giá thành sản phẩm chiếu sáng đèn LED 1.6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC  Xây dựng phương thức điều chỉnh bám dòng điện cho điều khiển đèn LED đạt hệ số công suất cao (cosφ ≥ 0.90), mô mạch điện máy tính  Thi cơng mạch điện điều chỉnh bám ứng dụng vào thực tế LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG 1.7 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Chương 1: Giới thiệu luận văn Chương 2: Tổng quan nguồn đèn Led điều chỉnh bám dòng điện Chương 3: Xây dựng phương thức điều chỉnh bám dịng điện Chương 4: Thiết kế mơ mạch điều chỉnh bám dòng điện cho điều khiển đèn LED Chương 5: Kết thực nghiệm thiết kế thi cơng mạch điều chỉnh bám dịng điện cho điều khiển đèn LED Chương 6: Kết luận kiến nghị LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG Chương TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN CỦA ĐÈN LED VÀ ĐIỀU CHỈNH BÁM CỦA DÒNG ĐIỆN Có thể nói lịch sử phát triển ánh sáng q trình lồi người tìm tịi, phát triển nguồn sáng mới, hiệu phù hợp với người Trước kỷ XIX, ba công nghệ chiếu sáng truyền thống loài người là: Cháy sáng, chiếu sáng đèn dây tóc đèn phóng điện huỳnh quang Ba công nghệ truyền thống đạt tiến đáng kể 200 năm qua, hiệu chuyển đổi lượng chiếu sáng đạt từ 1% đến tối đa 25% Sang cuối kỷ XX, công nghệ chiếu sáng thứ tư đời, chiếu sáng trạng thái rắn mà tiếng Anh Solid-State Lighting (SSL) SSL thể loại ánh sáng nhân tạo phát từ linh kiện phát quang làm từ điôt phát quang bán dẫn vô (LEDs) 2.1 TỔNG QUAN VỀ LED 2.1.1 Khái niệm LED LED, viết tắt cụm từ tiếng Anh Light Emiting Diode tạm dịch điôt phát quang, biết tới từ năm đầu kỷ 20, công nghệ LED ngày phát triển, từ điôt phát sáng với ánh sáng yếu đơn sắc đến nguồn phát sáng đa sắc, công suất lớn hiệu chiếu sáng cao Trái tim LED chip bán dẫn, gắn lên đế cực âm nguồn điện vào, mặt chíp nối với sợi dây dẫn nối với cực dương nguồn Đây phần quan trọng LED tất bọc vỏ nhựa epoxy [5] Hoạt động LED dựa công nghệ bán dẫn Trong khối điôt bán dẫn, electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao xuống trạng thái có mức lượng thấp chênh lệch lượng phát xạ thành dạng ánh sáng khác Màu sắc LED phát phụ thuộc vào hợp chất bán dẫn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VÕ VIẾT CƯỜNG đặc trưng bước sóng ánh sáng phát Tùy thuộc vào vật liệu làm chip LED, ta có bước sóng ánh sáng khác [5] 2.1.2 Lịch sử LED Điôt bán dẫn phát sáng biết đến vào năm 1907 nhà thí nghiệm người Anh H.J.Round phịng thí nghiệm Marconi ơng làm thí nghiệm với tinh thể SiC (Silic Cacbon) Sau đó, nhà khoa học Nga Oleg Vladimirovich Losev tạo LED đầu tiên, nghiên cứu sau bị qn lãng khơng có ứng dụng nhiều thực tiễn Năm 1955, Rubin Braunstein phát phát xạ hồng ngoại hợp chất GaAs (Gallium Arsenide) số hợp chất bán dẫn khác Năm 1961, hai nhà thí nghiệm Bod Biard Gary Pittman làm việc Texas Instruments nhận thấy hợp chất GaAs phát tia hồng ngoại có dịng điện tác động sau Bob Gary cấp sáng chế điôt phát hồng ngoại LED phát ánh sáng đỏ phát triển vào năm 1962 nhà nghiên cứu khoa học Nick Holonyak Jr ông công tác công ty General Electric Sau ơng chuyển tới trường đại học Illinois ông gặp “cha đẻ” điốt phát xạ”, M George Craford George người phát minh bóng LED có màu vàng có cường độ sáng gấp 10 lần ánh sáng bóng LED màu đỏ màu cam vào năm 1972 Năm 1976, T.P Pearsall tạo LED hiệu suất cao có ứng dụng quan trọng cho lĩnh vực thông tin liên lạc sợi quang Ứng dụng thực tiễn điôt phát quang chúng sử dụng rộng rãi thay cho thiết bị thị bóng sợi đốt Điơt cịn ứng dụng việc chế tạo LED đoạn sau ứng dụng tivi, radio, điện thoại, máy tính, chiếu sáng vùng Sau đó, mà cơng nghệ LED phát triển, nguồn LED có hiệu suất phát sáng hiệu phát minh phục vụ cho mục đích