#39 ĐÈN LED HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

Cách hoạt động của đèn led và quy tắc hoạt động của vật liệu bán dẫn.
Script:
#39 [ĐÈN LED HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?]


Trước khi đèn LED ra đời, bóng đèn sợi đốt đã được sử dụng khá phổ biến.Từ "sợi đốt" dùng để chỉ thứ gì đó nóng đến mức phát sáng. Sợi đốt thường được tạo nên từ kim loại Wolfram, có nhiệt độ nóng chảy lên tới 3000°C, cao hơn nhiều so với nhiệt độ cần để tạo ra ánh sáng trắng. Đèn có vỏ ngoài bằng thuỷ tinh và được hút hết không khí ra ngoài để kim loại không bị oxy hoá. Khi phát sáng, đèn sợi đốt toả ra rất nhiều nhiệt gây lãng phí điện. Đèn LED được phát minh và được sử dụng như một giải pháp thay thế.

*LED được viết tắt light-emitting diode (điôt phát sáng), nó có nhiều màu sắc từ vàng, đỏ, cam đến xanh lam.

Nó được chế tạo từ vật liệu bán dẫn, cụ thể là một số hợp chất có nguồn gốc từ gallium như GaN hay GaP.

*Vật liệu bán dẫn là vật liệu dẫn điện trong một số điều kiện nhưng không dẫn điện trong một điều kiện khác. Một số nguyên tố có tính bán dẫn như: Si, Ge, Sn, Se, Te,...

Đèn LED bao gồm 2 lớp vật liệu bán dẫn được pha tạp với các chất khác để tạo thành 2 vùng bán dẫn khác nhau là vùng p và vùng n. Vùng n có thừa các electron tích điện âm, trong khi vùng p bị thiếu electron hình thành các "lỗ trống" tích điện dương. "Lỗ trống" electron không phải là hạt vật chất, mà chỉ là sự vắng mặt của các electron. Các "lỗ trống" có thể di chuyển khỏi vị trí khi các electron rời khỏi vùng hoá trị (trong nguyên tử). Hãy tưởng tượng có một hàng người đứng cách đều nhau, nếu người đầu tiên tiến lên một bước sẽ hình thành một lỗ trống. Khi những người khác lần lượt bước lên theo, lỗ trống sẽ di chuyển xuống dưới. Cách di chuyển của "lỗ trống" electron được thực hiện tương tự.Khi một dòng điện được đặt vào, các electron ỏ lớp n và "lỗ trống" ở lớp p. được chuyển đến vùng hoạt động ở giữa. Chúng sẽ kết hợp với nhau để giải phóng năng lượng, tạo nên ánh sáng khả kiến. Để thay đổi màu sắc, thường ta sử dụng các vật liệu khác nhau và thêm các tạp chất vào để thay đổi sự chênh lệch năng lượng các lớp p và n. Khoảng cách càng lớn thì bước sóng ánh sáng càng ngắn.

* Đối với đèn LED màu đỏ, cần có một khoảng cách tương đối nhỏ. Đối với đèn LED màu xanh lam, cần có khoảng cách lớn hơn. Đèn LED có khoảng cách nhỏ sẽ dễ sản xuất hơn, nên việc tạo ra ánh sáng xanh lam gặp nhiều khó khăn. Việc tạo ra ánh sáng xanh lam là quan trọng vì nó góp phần để tạo ra ánh sáng trắng (cùng với màu đỏ và xanh lục). Vào đầu những năm 1990, các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra cách sản xuất đèn LED xanh lam bằng cách sử dụng gallium nitride, và đã được trao giải Nobel 2014.

Đèn LED có nhiều ưu điểm hơn so với các loại đèn khác như tuổi thọ lên đến 100.000 giờ, lớn hơn đèn sợi đốt 100 lần, năng lượng sử dụng ít hơn, tiết kiệm điện hơn.
#led #vatlieu #bandan #hoahoc #thuctien