ĐÈN LED - ƯU NHƯỢC ĐIỂM
Đèn tuýp LED
Đèn LED (Viết tắt Light Emitting Diode - Điốt phát quang) được sản xuất dựa trên công nghệ LED hiện đại. Đèn LED hoạt động dựa trên nguyên lý giải phóng năng lượng của các electron khi có dòng điện truyền qua các vật liệu bán dẫn.
Hoạt động của Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn. Trong khối điốt bán dẫn, electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và sự chênh lệch năng lượng này được phát xạ thành những dạng ánh sáng khác nhau. Màu sắc của LED phát ra phụ thuộc vào hợp chất bán dẫn và đặc trưng bởi bước sóng của ánh sáng được phát ra.
Điốt bán dẫn phát sáng đầu tiên được biết đến vào năm 1907 bởi nhà thí nghiệm người Anh H.J. Round tại phòng thí nghiệm Marconi khi ông làm thí nghiệm với tinh thể SiC(Silic và Cacbon). Sau đó, nhà khoa học Nga Oleg Vladimirovich Losev đã tạo ra LED đầu tiên, nghiên cứu sau đó đã bị quên lãng do không có ứng dụng nhiều trong thực tiễn. Năm 1955, Rubin Braunstein đã phát hiện ra sự phát xạ hồng ngoại bởi hợp chất GaAs(Gallium và Arsenide) và một số hợp chất bán dẫn khác.
Năm 1961, hai nhà thí nghiệm là Bob Biard và Gary Pittman làm việc tại Texas Instruments đã nhận thấy rằng hợp chất GaAs phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện tác động và sau đó Bob và Gary được cấp bằng sáng chế ra điốt phát hồng ngoại.
LED phát ánh sáng đỏ đầu tiên được phát triển vào năm 1962 bởi nhà nghiên cứu khoa học Nick Holonyak Jr. trong khi ông đang công tác tại công ty General Electric. Sau đó ông chuyển tới trường đại học Illinois và tại đây ông đã được gặp “cha đẻ của điốt phát xạ”, M. George Craford. George là người đã phát minh ra bóng 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. Năm 1976, T.P. Pearsall đã tạo ra LED hiệu suất cao có ứng dụng quan trọng cho lĩnh vực thông tin liên lạc bằng sợi quang.
Ứng dụng thực tiễn đầu tiên của điốt phát quang là chúng được sử dụng rộng rãi thay thế cho thiết bị chỉ thị bằng bóng sợi đốt. Điốt còn được ứng dụng trong việc chế tạo LED 7 thanh và sau này là ứng dụng trong tivi, radio, điện thoại, máy tính, đồng hồ…Ban đầu, các LED ánh sáng đỏ chỉ đủ sáng phục vụ cho mục đích chỉ thị, ánh sáng của chúng phát ra không đủ để chiếu sáng cả một vùng. Sau đó, khi mà công nghệ LED phát triển, các nguồn LED có hiệu suất phát sáng hiệu quả được phát minh dần dần phục vụ cho mục đích chiếu sáng. Nhất là việc phát minh và phát triển LED công suất cao, đã đáp ứng được hoàn toàn cho việc chiếu sáng.
Cấu tạo đèn tuýp LED: Gồm vỏ và nguồn
Phần vỏ
Vỏ nhựa tán quang: Làm bằng nhựa PC xuyên sáng, có thể chịu được nhiệt độ cao (≈137ºC), cách điện và chống cháy rất tốt. Bộ phận này bảo vệ các linh kiện bên trong và quản lý nguồn sáng đi qua tốt, phân bố ánh sáng đồng đều giúp người dùng chống chói tốt và tạo tính thẩm mỹ cho bóng đèn.
Vỏ nhôm: Được thiết kế bên dưới, có tác dụng làm giá đỡ cho đèn và các linh kiện, là bộ phận tản nhiệt tốt cho chip LED.
Phần nguồn
Là bộ phận rất quan trọng, dòng điện xoay chiều 220V được biến đổi thành nguồn 1 chiều có điện áp ổn định giúp đèn hoạt động tốt, bền bỉ hơn.
Chip LED: là nơi phát ra ánh sáng.
Mạch gắn chíp LED: Đây là bộ phận dẫn điện cho chip LED, đồng thời cũng là nơi tản nhiệt dẫn nhiệt thoát ra ngoài vỏ nhôm
Cách thay bóng tuýp LED vào máng cũ của đèn tuýp huỳnh quang:
1. Tháo bóng tuýp huỳnh quang cũ ra khỏi máng đèn.
2. Tháo lớp vỏ máng đèn.
3. Tháo (xoáy) bỏ tắc te ra khỏi máng đèn.
4. Tháo bỏ chấn lưu, đấu trực tiếp đầu ra và đầu vào của chấn lưu.
5. Lắp bóng tuýp LED vào. Lắp bình thường và đơn giản như lắp bóng tuyp truyền thống.
Ưu điểm của Đèn LED so với Đèn huỳnh quang
Tuổi thọ đèn:
Nhìn chung, tuổi thọ bóng đèn Led cao và cao hơn nhiều lần so với đèn Compact. Ước tính nếu bóng đèn hoạt động 8 giờ/ngày, thì bóng đèn Led sẽ có tuổi thọ khoảng 30.000 giờ đến 200.000 giờ và có thể sử dụng khoảng trên 10 năm. Còn tuổi thọ bóng đèn Compact dao động khoảng 7.000 giờ đến 11.000 giờ, tương đương khoảng 3 năm.
Đôi khi đèn huỳnh quang cần phải được thay đổi trước khi hết hạn sử dụng để ngăn chặn các hiệu ứng xuống cấp nghiêm trọng như nhấp nháy hoặc thay đổi màu ánh sáng (chuyển màu hồng).
Khả năng bật tắt
Đèn LED có khả năng phát sáng tức thời, không cần thời gian khởi động. Chúng cũng tạo ra nguồn ánh sáng ổn định mà không nhấp nháy.
Đèn huỳnh quang có độ trễ ngắn khi bật. Sự chậm trễ trong quá trình khởi động thường do lỗi của máy biến áp, hoặc chấn lưu. Bóng đèn huỳnh quang cũng có thể nhấp nháy, hiển thị ánh sáng xoáy hoặc hồng, ánh sáng ở các đầu của ống sau một thời gian sử dụng. Bật/tắt cũng làm giảm tuổi thọ của đèn.
Công suất trung bình:
Cùng độ sáng sử dụng thì đèn Compact sử dụng nhiều công suất hơn so với bóng đèn Led. => bóng đèn Led sẽ tiết kiệm điện năng nhiền hơn.
Ví dụ: Công suất của đèn Led 6W – 8W thì tương đương với 13W – 15W của đèn Compact
Chất lượng ánh sáng:
Bóng đèn Led thường có chất lượng ánh sáng tốt hơn: độ sáng trung thực, tự nhiên, không gây hại cho mắt. Ngoài ra, đèn Led còn có thể phát ra ánh sáng như mong muốn không như đèn Compact.
Cùng với độ sáng như nhau nhưng đèn Compact tiêu thụ nhiều năng lượng hơn đèn Led. Khi phát sáng đèn Led tỏa ra ít CO2 gây hại cho môi trường hơn.
Ngoài ra, đèn Compact có chứa thủy ngân gây hại sức khỏe con người ở không gian chiếu sáng, đặc biệt phụ nữ mang thai và trẻ em. Trong khi đó, bóng đèn Led hoàn toàn không có chứa thủy ngân hay chì gây hại cho con người.
Đặc tính hỏng hóc
Đèn LED mờ dần theo thời gian. Đèn huỳnh quang có thể bị hỏng theo một số cách khác nhau, vỡ, nhấp nháy hoặc hoàn toàn không phát ra ánh sáng.
Nhiệt độ màu (CCT) và độ hoàn màu (CRI)
Đèn LED có một giải màu sắc khá rộng từ 2700K – 6500K. (Từ màu vàng đến màu xanh nhạt). Đèn huỳnh quang có sẵn trong một loạt các giá trị CCT có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi lượng phosphor bên trong bóng đèn. Các giá trị tiêu biểu nằm giữa màu trắng ấm ở 2700K so với ánh sáng ban ngày ở 6500K tùy thuộc vào yêu cầu về ánh sáng.
Độ hoàn màu của đèn LED phụ thuộc rất nhiều loại ánh sáng cụ thể mà bạn muốn sử dụng. Đèn LED có một phổ các giá trị từ 70 – 95 để bạn có thể tùy chọn. Độ hoàn màu cho đèn huỳnh quang là từ 62 đến 80. Đây là độ hoàn màu khá tốt nhưng vẫn chưa được tốt lắm khi so sánh với LED.
Độ sáng và hướng chiếu sáng
Đèn LED phát ra ánh sáng trong khoảng 180 độ. Đây là một lợi thế bởi vì chúng ta thường muốn chiếu sáng trên một khu vực mục tiêu (chứ không phải là tất cả 360 độ quanh bóng đèn). Đèn huỳnh quang là phát ra ánh sáng cho 360 độ, đòi hỏi nơi đặt vật cố hoặc phản xạ để hướng ánh sáng phát ra.
Đèn LED có thể tùy chỉnh độ sáng của ánh sáng ở bật cứ khoảng nào từ 0,5% – 100%.
Các bóng đèn compact huỳnh quang mới hơn có thể được chỉnh được độ sáng (xuống khoảng 15% ánh sáng bình thường) trong khi các bóng đèn huỳnh quang cũ thường không thể chỉnh độ sáng. Nếu muốn giảm độ sáng của một đèn huỳnh quang bạn buộc phải chọn một chấn lưu có thể chức năng đó.
Phát thải
Đèn LED tạo ra một quang phổ rất hẹp của ánh sáng khả kiến mà không có tổn thất ra các loại bức xạ không liên quan, nghĩa là hầu hết năng lượng tiêu thụ bởi nguồn sáng được chuyển đổi trực tiếp sang ánh sáng nhìn thấy được.
Đèn huỳnh quang tạo ra bức xạ tia cực tím. Khoảng 15% lượng khí thải bị mất do sự tiêu hao năng lượng và nhiệt. Mặc dù hầu hết bức xạ tia cực tím nằm trong bóng đèn, nhưng một số khác lại thoát ra ngoài môi trường có khả năng gây nguy hiểm.
Đèn LED phát ra rất ít nhiệt độ. Nhược điểm duy nhất có thể thực sự là khi đèn LED được sử dụng cho chiếu sáng ngoài trời trong điều kiện mùa đông. Tuyết rơi trên đèn truyền thống như HID sẽ tan chảy khi tiếp xúc với ánh sáng. Điều này thường được khắc phục với đèn LED bằng cách che ánh sáng bằng kính hoặc hướng ánh sáng xuống hướng xuống mặt đất.
Đèn huỳnh quang phát ra nhiệt hấp thụ bởi chấn lưu và /hoặc mất đi cho môi trường. Khoảng 15% lượng khí thải bị mất do sự tiêu hao năng lượng và tổn thất nhiệt. Trong một số trường hợp, phát thải nhiệt có thể mang lại lợi ích, tuy nhiên, phát ra nhiệt là một hình thức sử dụng năng lượng không hiệu quả. Mục đích cuối cùng của thiết bị là phát ra ánh sáng, và không nóng.
Chi phí suốt đời
Chiếu sáng LED có chi phí ban đầu tương đối cao nhưng chi phí duy trì thấp do công nghệ đèn Led tiên tiến hiện đại hơn. Công nghệ trả mới tiền cho nhà đầu tư theo thời gian (thời gian hoàn vốn). Đây được coi là một trong các yếu tố khiến người tiêu dùng e ngại trong việc chọn mua sản phẩm.
Tuy nhiên xét về lợi ích kinh tế lâu dài thì bóng đèn Led sẽ tiết kiệm hơn so với bóng đèn Compact bởi sử dụng đèn Led sẽ tiết kiệm năng lượng, giảm đáng kể chi phí tiền điện hàng tháng và các khoản chi phí sửa chữa, thay thế bóng.
Đèn huỳnh quang tương đối rẻ để mua nhưng tương đối tốn kém để duy trì. Các bóng đèn huỳnh quang sẽ cần phải được mua nhiều lần và chi phí lao động liên quan sẽ cần được thanh toán để đạt được tuổi thọ tương đương của một đèn LED.
Chống va đập và kích thước
Đèn LED là đèn trạng thái rắn, rất khó hỏng khi va đập. Bóng đèn huỳnh quang mỏng manh, dễ vỡ (các ống T5, T8, và T12). Bóng đèn huỳnh quang khi bị vỡ cần được xử lý khi thải bỏ vì có chất nguy hiểm thủy ngân trong đèn. Đèn LED có thể cực nhỏ (có thể dưới 2mm) và chúng có thể điều chỉnh lại thành kích thước lớn hơn. Điều này khiến cho đèn LED có khả năng ứng dụng rất đa dạng. Đèn huỳnh quang compact (CFL) có ống huỳnh quang tiêu chuẩn vừa cồng kềnh, vừa mỏng manh. Không so sánh với kích thước nhỏ và xây dựng mạnh mẽ của một đèn trạng thái rắn như đèn LED.
Khả năng chịu lạnh và chống chịu thời tiết
Đèn LED chịu được đến -40 độ Celsius (mà chúng có khả năng bật ngay lập tức). Đèn LED sản sinh nhiệt ít hơn nhiều so với truyền thống. Với độ bền tốt, chúng hoàn toàn có khả năng chống chịu với các loại thời tiết.
Các đèn huỳnh quang thường không được đề nghị ở nhiệt độ dưới 10 độ Celsius. Đối với thời tiết lạnh hơn, hãy chọn một đèn huỳnh quang với chấn lưu điện tử như ống T8. Bóng đèn huỳnh quang thường không được đề nghị cho chiếu sáng ngoài trời.