Hiểu được cấu tạo đèn LED sẽ giúp bạn hiểu được vì sao đây là loại bóng đèn sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội hơn các dòng đèn truyền thống về tuổi thọ, hiệu suất sáng. Những thông tin về cấu tạo chung của bóng đèn LED và chi tiết về 7 loại đèn LED phổ biến hiện nay sẽ giúp bạn trả lời được câu hỏi này.
Xem thêm: 7 ưu điểm của đèn LED so với các loại đèn truyền thống khác mà bạn nên biết Đèn LED có tuổi thọ bao nhiêu?
1. 5 bộ phận chính trong cấu tạo của đèn led
Đèn LED có nhiều dòng đèn như bulb, downlight, panel, spotlight, tube. Mỗi loại sẽ có kiểu dáng khác nhau nên về cấu trúc cấu tạo của bóng đèn là không giống nhau. Tuy vậy, đèn LED cấu tạo vẫn có những bộ phận chính với các chức năng giống nhau ở các bóng đèn. Đó là:
Cấu tạo
Chức năng
Chip LED
Có vai trò cung cấp nguồn ánh sáng cho bóng đèn.
Bộ nguồn/ Drive
Có vai trò chuyển hóa điện năng 2 chiều với điện áp cao thành dòng điện phù hợp với bóng đèn LED.
Lớp mạch
Là nơi để xếp các chip LED trong bóng đèn.
Vỏ đèn
Có tác dụng bảo vệ bóng đèn và tản sáng
Phần tản nhiệt
Là nơi nhiệt năng thoát ra trong quá trình chuyển hóa điện năng thành quang năng.
Trên đây là bảng tổng quan về 5 bộ phận chính cấu tạo đèn LED hiện nay. Phần tiếp theo sẽ giúp bạn hiểu chi tiết hơn về từng bộ phận đối với hoạt động chiếu sáng của bóng đèn LED.
1.1 Chip LED
Chip LED là bộ phận quan trọng nhất quyết định tới chất lượng, tổng lượng ánh sáng và cả tuổi thọ của 1 bóng đèn LED. Chip LED được ví như trái tim của đèn LED. Chip LED sẽ phát sáng dựa trên hiện tượng phát sáng của vật liệu bán dẫn khi có dòng điện đi qua.
Chip LED tron cấu tạo của đèn led là 1 đi-ốt phát quang (diode) chứa vật liệu bán dẫn bản P và N và tạp chất để tạo tiếp giáp giữa các electron (bản N) đi qua các lỗ ở bản P. Khi các điện tử lấp đầy các lỗ sẽ sinh ra bức xạ ánh sáng và phát sáng.
Mô tả nguyên lý hoạt động của vật liệu bán dẫn ở chip LED
Cấu tạo cơ bản của chip LED
Chip LED là bộ phận quan trọng trong cấu tạo đèn LED chứa vật liệu bán dẫn liên quan tới quá trình bức xạ ánh sáng, nên có tác động quan trọng tới chất lượng ánh sáng và tuổi thọ bóng đèn. Bóng đèn có chip LED cao cấp thì tuổi thọ sẽ kéo dài và phát ra nguồn sáng có quang thông và hiệu suất sáng cao, tiết kiệm điện năng.
Màu sắc của ánh sáng sẽ phụ thuộc vào chất liệu bán dẫn. Nếu vật liệu bán dẫn của đèn led cấu tạo được thiết kế với mức nhiệt độ màu từ 2700 - 3500K sẽ cho ánh sáng vàng, từ 4000 - 5500K sẽ cho ánh sáng trung tính, > 6000K sẽ cho ánh sáng trắng.
Lời khuyên từ Phenikaa Lighting: Khi đi mua đèn LED, trong cấu tạo của đèn led bạn nên chú ý tới chip LED tới từ thương hiệu nào, những ưu điểm vượt trội của loại chip LED đó. Ví dụ: Dóng đèn LED Phenikaa sử dụng chip LED OSRAM hàng đầu thế giới, tuổi thọ cao lên đến 20.000 giờ, hiệu suất sáng cao lên tới 110 lm/W.
Bóng đèn LED bulb Phenikaa sử dụng chip LED OSRAM, cung cấp ánh sáng chất lượng cao, tiết kiệm điện năng
1.2 Bộ nguồn/Driver
Bộ nguồn hay còn gọi là driver của đèn led cấu tạo đóng vai trò kết nối và chuyển đổi nguồn điện từ điện lưới hoặc từ nguồn khác như ắc quy, pin để trở thành dòng điện phù hợp với chip LED. Nhờ nguồn điện này, quá trình bức xạ ánh sáng ở chip LED diễn ra và phát sáng.
Bộ nguồn trong cấu tạo đèn LED được thiết kế để có thể chống ẩm và bụi bẩn với IP tối thiểu đạt 2.0 để đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định cho bóng đèn và tuổi thọ tương đương với chip LED hay đèn LED.
Hình vẽ mô tả mặt cắt của bộ nguồn/driver của đèn LED
Người thợ điện đang lắp bộ nguồn đèn LED panel để kết nối với hệ thống điện trong nhà
1.3 Lớp mạch trong cấu tạo của đèn led
Lớp mạch hay còn gọi là mạch in thường có dạng tấm mỏng để gắn các chip LED của đèn lên. Các chip LED được gắn lên mạch in bằng các mối hàn. Độ bền và khả năng chiếu sáng của bóng đèn cũng có thể bị ảnh hưởng tới yếu tố này. Với các mối hàn kém khiến các chip LED rơi ra khỏi mạch in sẽ khiến cho bóng đèn LED chiếu sáng chập chờn hoặc không sáng. Khi đó, người ta sẽ mua chip LED mới và gắn vào bản mạch in.
Đối với bóng đèn LED đơn sắc, người ta sẽ lắp chip LED có cùng màu ánh sáng (cùng mức nhiệt độ màu). Đối với dòng đèn LED đổi 2 màu hoặc 3 màu, người ta sẽ gắn 2 hoặc 3 loại chip LED trên bản mạch đó.
Bản mạch chip LED đơn sắc và 3 màu khác nhau về cách bố trí các loại chip LED
1.4 Vỏ đèn
Vỏ đèn trong cấu tạo đèn LED có tác dụng bảo vệ tất cả các bộ phận bên trong của đèn như chip LED, mạch in, bộ nguồn (với đèn LED bulb, downlight, spotlight, tube). Phần vỏ đèn thường được làm từ các loại vật liệu như nhựa PC, nhựa acrylic, mica, nhôm,...
Yêu cầu đối với phần vỏ của bóng đèn đó là khả năng chống ẩm và bụi bẩn tốt, tản nhiệt tốt để đảm bảo tuổi thọ bóng đèn và tán quang tốt để giúp đèn chiếu sáng tốt.
1.5 Phần tản nhiệt
Trong quá trình chuyển hóa từ điện năng thành quang năng, thì sẽ có một phần nhiệt năng thoát ra. Bộ phận này trong cấu tạo của đèn led có tác dụng điều chỉnh mức nhiệt của các tinh thể phát sáng từ cao xuống thấp. Đèn LED có bộ phận tản nhiệt tốt sẽ làm mát hiệu quả, đảm bảo cho đèn hoạt động ổn định trong thời gian dài.
Với bóng đèn LED thì lượng nhiệt năng này sinh ra không đáng kể, ít hơn rất nhiều so với bóng đèn sợi đốt. Đó là lý do, bạn sẽ cảm thấy mát mẻ dễ chịu hơn khi ngồi cạnh bóng đèn LED và cảm thấy nóng với bóng đèn sợi đốt.
Ví dụ về bộ phận tản nhiệt của đèn LED downlight âm trần
Đây là 4 bộ phận chính luôn có mặt trong đèn led cấu tạo, mỗi loại sẽ có cấu tạo riêng khác, cấu tạo chi tiết của từng bóng đèn LED sẽ được đề cập trong các phần tiếp theo của bài viết.
2. Cấu tạo đèn LED Bulb hiện nay
Đèn LED bulb có 2 dạng hình tròn và hình trụ. Điểm nhận diện khác nhau giữa 2 loại bóng đèn này là phần đầu bo tròn hoặc bo hình trụ.
Đối với bóng đèn LED bulb, tất cả các bộ phận như: chip LED, mạch in, nguồn, tản nhiệt đều nằm bên trong vỏ của bóng đèn.
Phần mạch in chứa các chip LED được xếp hình trong và nằm trên cùng gần với phần vỏ đèn để chiếu sáng tối ưu nhất. Các bộ phận khác sẽ được sắp xếp bên dưới để không gây cản trở tới không gian truyền ánh sáng của đèn từ chip LED tới vỏ đèn và đi ra bên ngoài.
Mặt cắt cho thấy cấu tạo của một bóng đèn LED bulb
3. Cấu tạo đèn LED downlight
Dòng đèn LED downlight với hướng ánh sáng cố định chiếu từ trên xuống sẽ gồm có 2 loại được phân chia theo cách lắp đặt. Đó là đèn LED downlight âm trần và ốp trần/nổi trần. Chi tiết cấu tạo của từng loại như sau:
3.1 Đèn LED downlight âm trần
Cấu tạo của đèn LED downlight âm trần thường gồm có các bộ phận chính sau:
- Phần tán xạ ánh sáng
- Mạch LED chiếu sáng chứa các chip LED
- Mạch nguồn điều khiển cung cấp điện năng cho đèn
- Vỏ đèn với tác dụng bảo vệ đèn với phần tai đèn để cố định với lỗ khoét khi lắp đặt lên trần.
Cấu tạo chung của đèn LED downlight âm trần
3.2 Đèn LED downlight ốp trần
Cấu tạo đèn LED downlight nổi trần hay ốp trần cũng sẽ có các bộ phận tương tự như bóng đèn LED âm trần gồm: Vỏ đèn, chip LED, Driver (Nguồn), tấm đáy, mặt mica. Tuy nhiên đèn sẽ có thêm tấm đáy để gắn với giá đỡ và trần để tạo độ bám chắc chắn cho toàn bộ đèn.
Cấu tạo của bóng đèn LED downlight ốp trần
4. Cấu tạo của đèn LED spotlight
Ngoài các bộ phận chính như chip LED, mạch in, nguồn/driver, đèn LED spotlight còn có thêm các bộ phần như:
- Chóa đèn để tập trung ánh sáng chiếu điểm
- Giá đỡ khớp nối để giữ bóng đèn đồng thời giúp đèn có thể linh hoạt di chuyển nhiều hướng.
Cấu tạo của bóng đèn LED spotlight trượt ray
5. Cấu tạo đèn LED panel
Cấu tạo cơ bản của bóng đèn LED panel bao gồm: tấm tản sáng ở ngoài cùng, tiếp đến là mạch LED với chip LED được lắp nhiều đường theo chiều dọc. Với đèn LED panel thì bộ nguồn sẽ nằm ở bên ngoài vỏ đèn.
Thiết kế cơ bản của bóng đèn LED panel
6. Cấu tạo đèn bóng LED tube (tuýp)
Đối với bóng đèn LED tube thì bộ nguồn sẽ được lắp ở 1 đầu của bóng, mạch in và chip LED sẽ nằm dọc theo chiều dài của bóng đèn. Với 6 bộ phận:
- Đui đèn
- Bộ nguồn (Driver)
- Lớp vỏ bảo vệ nguồn
- Mạch in
- Chip LED
- Vỏ tán quang
Cấu tạo bên trong của bóng đèn LED dạng tube
7. Cấu tạo đèn LED dây
So với các bóng đèn LED khác, đèn LED dây sẽ có phần vỏ bảo vệ các bộ phận bên trong, thường sẽ không thấy được chip LED. Riêng với đèn LED dây thì sẽ có cấu tạo khác hơn, với các chip LED được xếp trên mạch in bằng dây và nối liền với bộ nguồn cùng ổ cắm.
Thiết kế dạng dây này giúp cho việc sử dụng đèn LED dây uốn lượn theo các địa hình khác nhau trở nên dễ dàng hơn.