Đèn led là gì ? Cách mắc đèn led trong thực tế

       Chào mừng bạn đọc trở lại với trung tâm điện tử thực hành NVT. Trong bài viết này tôi sẽ cùng các bạn tìm hiểu về đèn Led _một trong những linh kiện điện tử quan trọng để chiếu sáng và hiển thị thông tin. Tôi hi vọng sau khi đọc xong bài viết này các bạn sẽ có thể trả lời được câu hỏi " đèn LED là gì " cũng như biết cách mắc đèn led trong thực tế .

Một số kiểu đèn LED

     Trước hết LED là từ viết tắt của cụm từ Lighting Emiter Diode ( Diode phát quang). Vậy là bản chất đèn Led  là một linh kiện bán dẫn  phân cực như một diode thông thường (có một chân là Anot và một chân là Katot ). Đèn chỉ phát sáng khi có dòng đi từ Anot sang Katot tức là phải mắc Anot với dương nguồn và Katot với âm nguồn. Vì đèn LED có thể phát ra ánh sáng mà không tỏa ra năng lượng dưới dạng nhiệt nên nó được dùng nhiều để làm chiếu sáng và hiển thị thông tin cho các thiết bị cần tiết kiệm năng lượng. Ngày nay chúng ta có thể thấy đèn LED có ở hầu hết các thiết bị như điện thoại di động (đèn báo sóng, đèn báo nguồn), laptop (đèn báo ổ cứng, đèn báo wifi, đèn báo pin, đèn bàn phím..) , ở cắm, tivi, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt, biển quảng cáo....tất cả những gì liên quan đến chiếu sáng và hiển thị thì gần như là có mặt đèn LED trong đó.

Đèn LED được sử dụng nhiều trong biển quảng cáo

Những ưu và nhược điểm của đèn LED:

Ưu điểm: Đèn LED có thể chế tạo với một kích thước rất nhỏ để có thể chiếu sáng bàn phím điện thoại, chiếu sáng màn hình của nhiều thiết bị câm tay. Đèn LED khi phát sáng gần như không tỏa nhiệt nên hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn so với bóng đèn sợi đốt. Tuổi thọ của đèn LED ngày càng được kéo dài và có nhiều màu sắc nên việc trình chiếu màu dễ dàng hơn bao giờ hết.
Nhược điểm : Vì đèn LED được chế tạo từ vật liệu bán dẫn lên nó sẽ độc hại đến môi trường, chế tạo đòi hỏi công nghệ cao nên giá thành đắt đỏ.

Cách mắc đèn led trong thực tế

         Khi chúng ta muốn thắp sắng một bóng đèn LED chắc nhiều người sẽ hỏi cách mắc đèn LED như thế nào? Mắc đèn LED làm sao để tuổi thọ được bền ?   Bóng đèn LED về bản chất là một diode bán dẫn nên nguyên tắc hoạt động hoàn toàn khác với bóng đèn sợi đốt thông thường. Để lắm vững cách mắc đèn LED đúng cách bạn cần phải hiểu rõ những nguyên tắc sau:
+ Đèn LED phải mắc đúng cực Anot(A) với (+) nguồn, cực Cathode (K) với (-) nguồn. Mắc theo chiều ngược lại đèn sẽ không sáng và có thể bị hỏng. Để có thể phân biệt được cực A và K của đèn LED thì bạn có thể dựa vào hình minh họa dưới đây. Thông thường cực A sẽ là cực có bản cực nhỏ và cực K sẽ là cực có bản cực lớn hơn.

Cách nhận biết cực Anot và Katot của bóng đèn

+ Với bóng đèn sợi đốt  khi bạn cấp nguồn điện mà nhỏ hơn điện áp định mức của bóng thì bóng vẫn có thể sáng nhưng sáng yếu hơn. Tuy nhiên với bóng đèn LED thì mỗi bóng LED sẽ có một dải điện áp hoạt động rất nhỏ. Nếu nguồn cấp thấp hơn giá trị điện áp nuôi nhỏ nhất của LED thì LED sẽ không sáng, Nếu nguồn cấp lớn hơn điện áp nuôi lớn nhất của LED thì LED sẽ cháy. Để nhìn rõ hơn về điện áp hoạt động của LED thì các bạn xem bảng dưới đây. Điện áp hoạt động của đèn LED phụ thuộc vào màu nó phát ra tức là phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng đó.

Dải điện áp hoạt động của đèn LED

        Nhìn vào bảng trên ta sẽ lấy ví dụ một bóng đèn LED đỏ sẽ có dải điện áp hoạt động từ 1.63V đến 2.03V, nếu chúng ta cấp một nguồn pin 1.5V thì đèn sẽ không phát sáng và nếu cấp một nguồn pin 3V thì đèn sẽ cháy.Tương tự với các bóng đèn LED màu vàng, cam, xanh lục, xanh lam....cũng có dải điện áp hoạt động của nó. Một trong những lưu ý quan trọng là khi cấp một nguồn nuôi trong dải điện áp hoạt động của LED thì LED sẽ ăn một dòng điện khá nhỏ từ vài mA đến vài chục mA.  Ta thấy dằng điện áp hoạt động của đèn LED hầu hết là số lẻ, trong khi đó trên thực tế chúng ta chỉ có những nguồn nuôi có điện áp chuẩn cố định như 1.5V, 3.3V, 5V, 6V, 9V, 12V, 15V, 24V...nếu nguồn nuôi có điện áp nhỏ thì không đủ làm sáng LED, nếu nguồn nuôi có điện áp lớn thì làm cháy LED. Vì lý do đó người ta sẽ ít khi mắc đèn LED trực tiếp với nguồn điện  mà mắc nó với nguồn thông qua một điện trở. (Các bạn có thể tham khảo bài viết điện trở là gì )

Cách tính điện trở cho LED:  Giả sử ta có một nguồn điện 12V và muốn dùng nguồn điện này để thắp sáng một bóng đèn LED màu vàng. Lẽ dĩ nhiên khi ta mắc trực tiếp bóng LED này vào nguồn trên thì bóng LED sẽ cháy ngay. Ta sẽ mắc nối tiếp vào chân Anot của đèn LED với một điện trở rồi mới mắc đến nguồn như hình dưới đây.

Cách mắc điện trở cho LED

     Để tính toán được điện trở thì các bạn phải chọn một dòng điện mong muốn qua LED từ vài mA đến vài chục mA. Dòng điện qua bóng càng lớn thì đèn sẽ càng sáng nhưng tuổi thọ lại càng giảm và ngược lại. Trong ví dụ này tôi muốn dòng qua bóng là 10mA. Vì bóng đèn LED mắc nối tiếp với điện trở lên ta sẽ có dòng điện qua điện trở và dòng điện qua bóng LED (I Led) là như nhau. Điện áp rơi trên LED (VLed) + với điện áp trên hai đầu điện trở (UR) = Điện áp nguồn nuôi (UN). Theo định luạt Ôm ta sẽ tính được
R=(UN-VLed)/I Led=(12-2,1)/0,01=990 Ôm. Tuy nhiên trong thực tế không có 990 Ôm lên ta chọn điện trở là 1K.
Vậy muốn tính điện trở cho LED khi biết giá trị điện áp nguồn nuôi ta phải làm các bước sau:
- Xác định điện áp hoạt động của đèn LEd (VLed) giá trị này phụ thuộc vào màu sắc của LED như bảng trên
- Xác định dòng điện qua LED (I Led) từ vài mA đến vài chục mA  (chọn càng lớn thì LED càng sáng nhưng càng nhanh chết, thông thường làm biển quảng cáo người ta chọn từ 8mA đến 25mA)
- Xác định giá trị điện áp nguồn nuôi ( UN)
- Tính giá trị điện trở R theo công thức sau: R=(UN- VLed)/ I Led

Tổng kết:
Sau bài viết này bạn học được gì?
- Trả lời được câu hỏi đèn LED là gì?
- Ưu và nhược điểm khi sử dụng đèn LED
- Cách phân biệt cực Anot và Katot của đèn LED
- Cách nhận biết điện áp nguồn nuôi cho LED thông qua màu sắc ánh sáng nó phát ra
- Cách tính toán điện trở hạn dòng cho LED khi mắc vào một nguồn điện áp biết trước, tức là bạn đã biết cách mắc đèn LED trong thực tế.
Xin chào và hẹn gặp lại trong các bài viết về điện tử thực hành sau, chúc các bạn thành công trong cuộc sống.