Chƣơng 3: Đề xuất phƣơng án sử dụng đèn LED
3.1.Sơ lƣợc công nghệ sản xuất đèn LED Định nghĩa đèn LED.
- Định nghĩa đèn LED.
LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các diốt có khả năng pkát 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.Tuỳ vào chất liệu của p và n mà đèn LED có thể phát ra ánh sáng có màu sắc khác nhau, từ xanh lá cây, đỏ, đến trắng.
- Hoạt động.
Hoạt động của đèn LED giống với nhiều loại diode bán dẫn.Khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do ) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận them các điện tử (điện tích âm )từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm ( thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử ) trong khi khối n tích điện dương ( thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống ).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp lại với nhau tạo thành các điện tử trung hoà. Quá trình có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng ( hay các bức xạ điện tử có bước song gần đó ).
- Tính chất.
Tuỳ theo múc năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước song ánh sáng phát ra khác nhau ( tức màu sắc của LED sẽ khác nhau ). Mức năng lượng và màu sắc của LED ) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
LED thường có mức phân cực thuận cao hơn diode thông thường trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
Đèn LED đã có mặt từ những thập niên 60, nhưng mà hầu hết chỉ dùng dể hiển thị thời gian của đồng hồ báo thức hay dunglượng pin của máy ghi hình.
28
Một thời gian dài, đèn LED không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng. Cho mãi đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia Nhật Bản cho ra đời loại đèn LED xanh dương, là sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng trắng. Chính sự kết hợp này đã mở ra một lĩnh vực mới về công nghệ.
Và thế là nền công nghiệp đã sớm khai thác triệt để điều này. Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất và tuổi thọ. Điều này có vẻ giống như bộ xử lý của máy tính, ngày càng nhanh và giá cũng rẻ hơn theo thời gian.
Và rồi các nhà nghien cứu tại trung tâm nghiên cứu về ánh sáng của viện nghiên cứu bách khoa Rensselaer ở Troy, New York cho biết họ đã tích them từng Wat công suất đầu ra của đèn LED ( cho ánh sáng trắng ). Kết quả là hiệu suất toả sáng tăng gấp 6 lần so với bóng đèn thường và vượt hơn hẳn so với bóng đèn huỳnh quang.
Thế hệ bóng đèn LED cho ánh sáng trắng hiện nay vẫn chưa hiệu quả. Cùng một lúc công suất đèn LED cho độ toả sáng gấp 2 lần so với bóng đèn thường. Tuy nhiên trở ngại lớn nhất đó là việc tiết kiệm năng lượng này chưa kéo lại được so với giá thành của sản phẩm.
Ông Nadarajah Narendran – giám đốc trung tâm nghiên cứu về ánh sáng của Viện Renssealaer nói “Đúng là thật khó để thuyết phục khách hàng nếu mà chỉ dựa vào yếu tố tiết kiệm năng lượng. Đèn huỳnh quang là một ví dụ, cường độ ánh sáng của nó gấp bốn lần so với bóng đèn thường nhưng thử hỏi có bao nhiêu nhà sử dụng nó? Câu trả lời là chưa đến 5% .“
Tuy nhiên việc thúc đẩy sản phẩm này cần phải được thúc đẩy mạnh. Bộ năng lượng Hoa Kì ước tính việc sử dụng đèn LED có thể cắt giảm được 29% mức tiêu thụ năng lượng toàn quốc cho tới năm 2005. Tổng số tiền điện mà các hộ gia đình Mỹ có thể tiết kiệm sẽ vào khoảng 125 triệu đô la.
Đèn LED còn có những sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như người ta đang sử dụng chúng làm đèn trang trí ở những hốc tường mặc dù chi phí là rất đắt.
29
Hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp khoảng 50 lần so với bóng đèn 60W. Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng 6 năm.