ung dung den led

đề xuất đề tài khoa học và công nghệ cấp trêng

1.Tên đề tài:Ứng dụng của đèn led trong cuộc sống
2.Lĩnh vực nghiên cứu:kĩ thuật
3.Tính cấp thiết:
Hiện nay, tình trạng thiếu điện không chỉ riêng Việt Nam mà còn là vấn đề của
bất cứ quốc gia nào. Để tiết kiệm điện, mỗi quốc gia đều đưa ra những phương án
như: cắt điện, giảm điện chiếu sáng dưới mức cần thiết...nhưng tất cả các biện pháp
này đều chỉ giảm thiểu được trước mắt một lượng nhỏ điện nhưng lại làm ảnh hưởng
đến nhiều vấn đề như giao thông, an ninh, giáo dục...
Theo báo cáo của cơ quan năng lượng quốc tế IEA năm 2006: để có điện thắp
sáng như hiện nay trên toàn thế giới mỗi năm phải thải ra 1900 nghìn tỷ tấn khí CO2,
ba lần lớn hơn lượng khí CO2 do máy bay trên toàn thế giới thải ra, bằng 70% lượng
khí CO2 do tòan bộ xe ơ tơ thải ra trong 1 năm.Vậy hướng giải quyết quan trọng trong
việc tiết kiệm điện năng tiêu thụ và giảm khí thải CO2 nhưng kết quả chiếu sáng
khơng giảm. Đó là sử dụng đèn led.
4. Mục tiêu:
- Tiết kiệm điên năng
- Giảm lương khí CO2
- Khơng giảm hiệu quả chiếu sáng
- Làm cho cuộc sống nhiều màu sắc

hơn

- Áp dụng đèn led trong mọi lính vực như: trong cơng nghệ
Ơ tơ, giao thông,…
- Đưa nhân loại sang một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của đèn
Led thông minh.

1

5. Nội dung chính:
- Q trình phát triển của đèn led:
Cách đây 12 năm, đèn LED quả là không tưởng cho tới khi khoa học cơng nghệ
x́t hiện. Nó đã giải quyết mọi khó khăn còn vướng mắc. Kể từ đó, đèn LED đã tạo
nên cuộc cách mạng nhanh chóng. Chúng hiện đang được lắp đặt trong rất nhiều thiết
bị, bao gồm cả hệ thống chiếu sáng của bể bơi, đèn đọc v.v
Đèn LED đã có mặt từ những thập niên 60, nhưng mà hầu hết chỉ dùng hiển thị
thời gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi hình.
Một thời gian dài, đèn LED đã 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. Đến năm
1993, công ty hoá chất Nichia của 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. Sự kiện này đã
mở ra một
lĩnh vực mới về công nghệ LED.
Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất
và tuổi thọ, giống như bộ xử lý của máy tính, phát triển ngày càng nhanh và giá thành
ngày càng giảm theo thời gian.
- Đặc điểm của đen led:
Ðèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn. Hiện tại, đèn LED cho ánh sáng
trắng có tuổi thọ tới 50 nghìn giờ sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60 W thơng
thường. Ðèn LED sẽ thay thế dần đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm
như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ 70 đến 80% so với loại đèn thông thường; tuổi
thọ cao (nếu thắp đèn LED mười giờ mỗi ngày thì 23 năm sau mới phải thay bóng);
kích cỡ nhỏ; nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể; hoạt động tốt
trong điều kiện nhiệt độ thấp; sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ;
không gây ô nhiễm môi trường vì không sinh ra tia cực tím, khơng có thủy ngân... Tùy
chất liệu của p và n, đèn LED có thể phát ra ánh sáng có màu khác nhau, từ xanh lá
cây, đỏ, đến trắng...

2


- Cấu tạo của đen led:
Cấu tạo cơ bản của đèn LED là hai lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau.
Các bộ đèn led có cấu tạo từ các bóng led nhỏ, các bóng led liên kết với nhau qua
một bo mạch điện tử (bo mạch có chức năng trung gian cung cấp nguồn và tín hiệu
điều khiển cho bóng led). Bóng led thơng thường có 2 loại :Mini Power Led : Công
suất nhỏ hơn 0.5W. Thông thường sử dụng Mini Power Led cho các bộ đèn có kích
thước nhỏ, có thể ứng dụng trong các khe hoặc không gian nhỏ hẹp, không phải lo về
vấn đề nhiệt độ làm nóng xung quanh. Ngược lại, High Power Led được sử dụng cho
các bộ đèn có cơng śt lớn. Các bộ đèn này cần có kết cấu tản nhiệt tốt (thường bằng
nhơm đúc ép) vì bóng High Power Led rất nóng. Bộ đèn khơng tỏa được nhiệt sẽ dẫn
đến làm giảm quang thơng (độ sáng) của bóng led và làm nhanh hư mạch điều khiển
của bóng led.
- Ứng dụng của đèn led:
ánh sáng lớn, độ bền cao và ít tiêu tốn điện năng, Led được ứng dụng rộng rãi
trên các lĩnh vực: bảng quảng cáo ngoài trời , bảng quảng báo, đồng hồ cỡ lớn đặt tại
các biển quảng cáo tấm lớn trên đường cao tốc, hệ thống đèn giao thông, biển chỉ dẫn,
và các sản phẩm khác như bảng chạy chữ điện tử, bảng hệ thống giờ, Bảng tỷ giá,
bảng chứng khoán, hệ thống xếp hàng tự động… Một số bảng hiệu của thương hiệu
nổi tiếng đã được ứng dụng sản phẩm Led: Sacombank, Sơn Collection, bảng hiệu Mì
Hàn Quốc, Happy Cook , Sam Sung…
Việc sử dụng rộng rãi thiết bị chiếu sáng bằng loại đèn này có thể giúp chúng ta
tiết kiệm đuợc nhiều năng lượng.
Hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp 50 lần so với
bóng đèn 60W. Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng 6
năm.
Điểm hấp dẫn ở loại đèn này là nó có thể sử dụng để lắp đặt ở những nơi khó
thay lắp chẳng hạn như bên ngoài toà nhà, bể bơi v.v.. với nhiều mầu sắc phong phú

3


như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, mầu hổ phách... thay vì phải sử dụng bóng đèn thơng
thường.
Ở Việt Nam, một trong những đơn vị đi đầu việc ứng dụng đèn LED tiết kiệm
năng lượng để phục vụ cho quảng cáo, chiếu sáng đô thị là Công ty cổ phần tập đoàn
quốc tế Kim Ðỉnh. Ðiển hình là việc lắp đặt hệ thống đèn LED tại cầu sông Hàn (273-2009) và Thuận Phước (TP Ðà Nẵng ).
Trong đêm nhìn cầu Thuận Phước được chiếu sáng, thông qua hiệu ứng ánh sáng
của đèn LED theo một chương trình phần mềm viết sẵn, có cảm giác như đang xem
một màn phun nước với đủ loại sắc mầu. Ðây là công nghệ lần đầu được ứng dụng
trong chiếu sáng công trình công cộng ở Việt Nam.
Đèn LED thay thế đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết
kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, kích cỡ nhỏ, nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt
động không đáng kể, hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, không sử dụng thủy
ngân giống như các loại bóng huỳnh quang thơng thường.
Ánh sáng phát của đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó. Ví dụ
như đèn LED màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như nhôm, gali, a-xen. Đèn
LED màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp photphorơ màu vàng bên
ngoài đèn LED xanh da trời.
Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất
nhiều (gần như khơng đáng kể) so với các loại bóng đèn thơng thường hiện nay, đó
cũng chính là một trong những lý do khiến đèn LED tiết kiệm điện năng hơn các loại
bóng đèn khác.
Cũng giống như tất cả các loại bóng đèn khác, hiệu năng của đèn LED được đo
bằng công thức lumen/Watt. Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu năng vào
khoảng 25-44 lumens/watt trong khi đó loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu năng tốt
hơn 47-64 lumens/watt, còn loại bóng đèn huỳnh quang thơng thường được sử dụng
trong các gia đình có hiệu năng thấp hơn với 10-18 lumens/watt.

4


Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử
dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc và bộ điều
khiển đi kèm.
Bên cạnh đó đèn LED còn có những ưu điểm khác như khi hoạt động không sinh ra
các tia hồng ngoại hay tia cực tím. Những ưu điểm của loại đèn này là không thể phủ
nhận, những thiết kế với nhiều phong cách khác nhau đã và đang biến đèn LED trở thành
một thiết bị chiếu sáng đáng được lựa chọn cho không gian sống của mỗi gia đình và các
công trình xây dựng.
- Nhu vậy so với các đèn khác thi đèn led vượt trội hơn hẳn:
+ Đèn sợi đốt
Loại đèn này ra đời đã gần 200 năm. Trong bóng thủy tinh đã hút chân khơng có
sợi dây vonfram rất mảnh, thường gọi là sợi tóc. Khi có dòng điện chạy qua, sợi tóc
nóng lên đến gần 30000C, phát sáng.
Loại đèn này dễ chế tạo, giá rẻ điện áp có thấp thì chỉ bớt sáng. Nhưng hơn 95%
năng lượng điện tiêu thụ là để tỏa ra nhiệt, phần biến ra ánh sáng nhìn thấy chưa đầy 5
phần trăm.
Khi nóng, vonfram bị bốc hơi, nhỏ đi điện trở tăng lên, lại càng nóng hơn và dễ
dẫn đến đứt. Tuổi thọ đèn này cỡ 1000 giờ.
+ Đèn halogen:
Loại đèn này thực chất là đèn sợt đốt nhưng làm bằng thủy tinh chịu nhiệt hay
thạch anh trong có khí thuộc họ halogen. Khi dây vơnfram bị đốt nóng bay hơi, hơi
vônfram lại quay lại bám vào dây, chỗ nào dây nhỏ, nóng thì hơi vơnfram lại bám vào
nhiều hơn. Nhờ đó bóng có thể làm nhỏ và dây tóc làm việc ở nhiệt độ cao, ánh sáng
phát ra mạnh, có khi đến 9% năng lượng điện tiêu thụ biến ra ánh sáng. Tuổi thọ của
đèn có thể đến 2000 giờ.
Một bóng đèn halogen 60W có độ sáng tương đương với bóng đèn sợi đốt thường

100W. Bóng thường được dùng ở đèn trước của ôtô, đèn chiếu ...

5


Bóng đèn rất nóng, cấu tạo phức tạp, vật liệu cao cấp hơn so với bóng đèn sợi đốt
thường, giá thành cao.
+ Đèn hơi natri:
Là loại đèn phát sáng nhờ hiện tượng phóng điện trong chất khí. Có hai loại: đèn
áp suất thấp và đèn áp suất cao.
- Đèn hơi natri áp suất thấp (đèn thấp áp)
Gồm bóng thủy tinh ở bên ngoài, mặt trong của bóng thủy tinh này có phủ một
lớp oxyt inđi. Lớp này ngăn cản làm cho tia hồng ngoại (nhiệt) phản xạ lại còn ánh
sáng nhìn thấy thì xuyên qua dễ dàng. Bên trong bóng thủy tinh có một ống hình chữ
U có hai điện cực và nạp khí trơ như neon, argom và một ít natri. Tạo điện khí kích
thích cho hỗn hợp khí trong ống chữ U phóng điện ban đầu chỉ phát ra ánh sáng màu
hồng, hỡn hợp khí hơi bị nóng lên làm cho natri biến thành hơi natri. Hơi natri này bị
phóng điện kích thích phát ra ánh sáng màu vàng. Nhờ lớp oxyt inđi nên nhiệt không
tỏa ra ngoài mà quay lại làm cho hơi natri dễ phát sáng hơn. Nhờ đó đèn natri có độ
phát sáng cao tuổi thọ đến 18.000 giờ.
Đèn natri cho ánh sáng màu vàng thích hợp cho việc làm đèn đường chiếu sáng
cơng cộng, vì màu vàng là màu mắt nhạy cảm nhất.
- Đèn hơi natri áp suất cao (đèn cao áp)
Đèn gồm có ống thạch anh nhỏ, có hai điện cực ở hai đầu, bên trong có hỡn hợp
thủy ngân và natri. Khi tạo ra phóng điện giữa hai cực, nhiệt độ trong ống tăng lên dần
làm cho điện trở của ống khí giữa hai cực giảm, dòng điện qua ống lại tăng, nhiệt độ
trong ống lại tăng thêm nữa. Nhờ bố trí chấn lưu nên dòng điện trong ống chỉ tăng đến
một mức giới hạn đủ để áp suất hơi trong ống khá cao, ánh sáng phát ra khá mạnh. Sự
phóng điện của hỗn hợp thủy ngân và natri ở áp suất cao cho ra ánh sáng vàng xanh
thích hợp cho chiếu sáng quãng trường, đường xá ở thành phố.

Đèn cao áp có cấu tạo phức tạp, giá tiền cao nhưng rất sáng và tuổi thọ bền, cỡ
20.000 giờ.

6


+ Đèn huỳnh quang:
Đèn bắt đầu được dùng từ những năm 1940.
Thường gọi là đèn ống vì có cấu tạo là một ống thủy tinh hàn kín, hai đầu có điện
cực và trong ống có khí trơ neon và vài giọt thủy ngân. Bên trong thành ống thủy tinh
có phủ một lớp mỏng bột chất huỳnh quang. Nhờ hai bộ phận bên ngòai là tắcte và
chấn lưu, có thể mồi cho ống khí neon phóng điện kéo theo thủy ngân bay hơi lên, tia
tử ngoại phát ra. Tia tử ngoại này kích thích bột huỳnh quang ở thành ống phát ra ánh
sáng nhìn thấy. Màu sắc của đèn huỳnh quang phụ thuộc chất lượng của bột huỳnh
quang.
Theo cơ chế này nên đèn huỳnh quang rất ít toả nhiệt, khoảng từ 15 - 25% năng
lượng điện tiêu thụ được biến thành ánh sáng, tuổi thọ có thể đến 10.000 giờ.
Đèn huỳnh quang có nhược điểm là cồng kềnh, cơ chế mồi cho phóng điện phức
tạp, khơng tăng giảm độ sáng được và tắt mở nhiều lần thì đèn chóng hỏng.
+ Đèn compắc:
Về bản chất, đèn compăc là đèn huỳnh quang cải tiến. Về hình dạng người ta
không làm thành ống dài mà làm gọn lại, hình chữ U hoặc hình xoắn, có đui cài hoặc
đui xoáy như ở bóng đèn sợi đốt. Loại mới, phổ biến hiện nay thì tắcte và chấn lưu
được thay bằng bộ mồi điện tử, gọn nhẹ để gọn vào trong đui đèn. Cải tiến cơ bản ở
đèn compăc là chất liệu ở lớp huỳnh quanh phủ ở bên trong đui đèn. Không những
chất liệu phát sáng cao hơn nhưng lại phủ thành nhiều lớp tận dụng được nhiều hơn tia
tử ngoại. Một đèn compăc 11W sáng bằng đèn sợi đốt 60W, tuổi thọ cỡ 10.000 giờ.
Ưu việt của đèn compăc rất rõ nên đã hàng chục năm nay trên thế giới đã có
phong trào kêu gọi tiết kiệm điện bằng cách dùng đèn compăc. Tuy nhiên đèn compăc
có một số nhược điểm: cần điện thế cao để mồi cho phóng điện phát sáng, thời gian từ

tắt chuyển sang bật sáng lâu, khơng thích hợp cho việc thay đổi đóng ngắt nhiều lần.
Trong đèn huỳnh quang cũng như đèn compăc ln có thuỷ ngân, tuy ít nhưng là
chất dễ bay hơi, rất độc hại, dễ phân tán vào môi trường gây ô nhiễm đường hô hấp. Ở

7


các nước tiên tiến có yêu cầu nhà máy làm đèn huỳnh quang, đèn compăc phải thu hồi
sản phẩm đèn hỏng để tái chế, chủ yếu là thu lại thuỷ ngân không để phân tán.
Các loại đèn chiếu sáng trình bày ở trên mỡi loại đèn có ưu nhược điểm riêng.
Hiểu biết được nguyên lý hoạt động ta dễ dàng phân tích, so sánh phạm vi ứng dụng
của từng loại đèn.
Tuy nhiên, có thể nói trong sử dụng đại trà đèn sợi đốt có nhiều nhược điểm nhất
và đèn compăc có ưu điểm nhất. Chính phủ Úc đã qút định đến năm 2010 sẽ khơng
dùng bóng đèn sợi đốt để thắp sáng nữa.
+ Đen led:
Đối với đèn màu, ưu việt nhất của đèn LED là trực tiếp cho được màu mong
muốn, khơng cần lọc, rất tiết kiệm điện. Thí dụ trước đây đèn xanh, đèn đỏ, đèn vàng
ở nút giao thơng bên trong là một bóng đèn sợi đốt cỡ 140W, bên ngoài là một cái hộp
kín có kht lỡ tròn đặt kính lọc màu. Bây giờ thay bằng cách các đèn LED trực tiếp
cho ra màu xanh, màu đỏ, màu vàng công suất chỉ 14W, nghĩa là chỉ bằng 1/10 công
suất của đèn sợi đốt. Đèn LED lại dễ dàng bật tắt nhanh, nhiều lần không chậm chạp
và mau hỏng như đèn compăc. Các loại đèn hậu, đèn xi nhan của xe ô tô ở Châu Âu
hiện nay trên 80% là dùng đèn LED, rất tiết kiệm xăng, hầu như không phải thay đèn,
cả đời xe chỉ dùng một đời đèn. Tương tự, trang trí ở các show - room người ta dùng
đèn LED màu sắc rực rỡ hơn, rất ít tốn điện hơn và đặc biệt là khơng nóng. Khơng
nhưng tiết kiệm điện năng mà còn Giảm lượng khí thải CO2, tối thiểu hoá lượng rác
thải ra mơi trường do đèn LED có tuổi thọ rất cao và không sử dụng thuỷ ngân. Giảm
nguy cơ cháy nổ, nâng cao hiệu śt làm việc của điều hoà khơng khí do đèn LED
phát nhiệt rất thấp trong quá trình làm việc. Tối thiểu hoá tia cực tím và bức xạ hồng

ngoại, không nhấp nháy,không gây nhức mỏi mắt.
6. Sản phẩm và kết quả dự kiến
-Sán phẩm dự kiến:

8


trong tương lai không xa cúng ta sẽ đưa đèn led sử dụng trong mọi lĩnh vực như:
thay thế các đèn sợi đốt, haloger,… bằng đèn led. Và mục tiêu này chung có thể đạt
được trong tương lai khơng xa.
7. Hiệu quả dự kiến:
- Nếu chúng ta đã đat đươc mục tiêu đó thi sẽ hiệu quả sẽ mang lai cho chúng ta
là vô cùng to lớn. Như (tiết kiệm ddược một nguồn năng lượng rât lớn, giảm thiểu chi
phí, giảm bơt cac khí độc thải ra mơi trường như CO2,... làm cho xã hội văn minh
hơn, làm cho cuộc sống trở nên mn màu.
8. Nhu cầu kinh phí dự kiến:
để đưa đèn led đưa vào sử dụng trong mọi lính vực và thay thế tât cả các loai đèn
nhu dự kiến cần phải có kinh phí: mơt trăm tỷ đồng.
9. Thời gian nghiên cứu dự kiến:10 năm
Ngày 04 tháng 12 năm 2014
Đơn vị / Cá nhân đề xuất

9