Chip LED là gì? Các loại chip LED phổ biến hiện nay

Chip LED là gì?

Chip LED (Light Emitting Diode) là một loại linh kiện bán dẫn có khả năng phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua. Đây là thành phần cốt lõi trong các thiết bị chiếu sáng LED, đóng vai trò chuyển đổi năng lượng điện thành ánh sáng. Chip LED thường có kích thước rất nhỏ, nhưng lại có hiệu suất phát sáng cao, tuổi thọ dài, và khả năng tiết kiệm năng lượng tốt hơn so với các loại đèn truyền thống. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng từ chiếu sáng dân dụng đến màn hình quảng cáo và thiết bị điện tử.

Cấu tạo chip LED

• Bán dẫn (Semiconductor): Đây là phần lõi của chip LED, thường được làm từ các vật liệu bán dẫn như Gallium Nitride (GaN), Gallium Phosphide (GaP) hoặc Silicon Carbide (SiC). Phần bán dẫn này được chia thành hai lớp: lớp bán dẫn loại N (có thừa electron) và lớp bán dẫn loại P (thiếu electron).

• Lớp phát quang (Active Layer): Nằm giữa lớp bán dẫn N và P, lớp phát quang là nơi xảy ra quá trình tái hợp của electron và lỗ trống, tạo ra ánh sáng.

• Điện cực (Electrodes): Chip LED có hai điện cực là anode và cathode, kết nối với lớp bán dẫn N và P. Khi có dòng điện chạy qua, điện cực giúp dẫn điện vào chip LED, kích hoạt quá trình phát sáng.

• Chất phủ phosphor (Phosphor Coating): Trong các chip LED trắng, một lớp phủ phosphor được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng xanh phát ra từ chip LED sang ánh sáng trắng. Lớp này quyết định màu sắc cuối cùng của ánh sáng.

• Đế tản nhiệt (Substrate): Để giảm nhiệt độ khi LED hoạt động, chip LED được gắn trên một đế tản nhiệt, thường làm từ các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao như gốm, kim loại hoặc sapphire. Đế này giúp bảo vệ chip và tăng tuổi thọ của nó.

• Vỏ bọc (Encapsulation): Toàn bộ chip LED được bao bọc bởi một lớp vỏ trong suốt, thường làm từ nhựa epoxy, để bảo vệ chip khỏi các tác động từ môi trường như bụi, độ ẩm và cơ học.

Nguyên lý hoạt động của chip LED

1. Dòng điện đi qua chip LED: Khi một điện áp đủ lớn được áp dụng vào chip LED, dòng điện một chiều (DC) sẽ chạy qua từ cực dương (anode) đến cực âm (cathode) của LED. Điều này làm cho electron trong lớp bán dẫn N bắt đầu di chuyển về phía lớp bán dẫn P, nơi có lỗ trống (vị trí thiếu electron).

2. Tái hợp electron và lỗ trống: Khi các electron từ lớp bán dẫn N gặp các lỗ trống ở lớp bán dẫn P, chúng sẽ tái hợp với nhau. Quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng photon – đây chính là ánh sáng mà chúng ta thấy.

3. Màu sắc của ánh sáng: Màu sắc của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào năng lượng của photon, điều này được xác định bởi loại vật liệu bán dẫn và khoảng cách giữa các mức năng lượng (band gap) trong chip LED. Ví dụ, Gallium Nitride (GaN) tạo ra ánh sáng xanh lam, còn Gallium Phosphide (GaP) tạo ra ánh sáng đỏ hoặc xanh lá.

4. Phosphor và ánh sáng trắng: Đối với LED trắng, chip LED thường phát ra ánh sáng xanh, sau đó lớp phủ phosphor chuyển đổi ánh sáng xanh này thành ánh sáng trắng bằng cách phát ra ánh sáng ở các bước sóng khác nhau. Sự kết hợp của các bước sóng này tạo ra ánh sáng trắng.

5. Hiệu suất năng lượng: Quá trình này rất hiệu quả vì phần lớn năng lượng điện được chuyển đổi thành ánh sáng, với rất ít năng lượng bị lãng phí dưới dạng nhiệt. Điều này làm cho chip LED tiết kiệm năng lượng hơn so với các loại đèn truyền thống như đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang.

Nhờ nguyên lý hoạt động này, chip LED không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn có tuổi thọ dài, khả năng phát sáng mạnh mẽ, và đa dạng màu sắc, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong chiếu sáng và hiển thị.

Những thông số quan trọng của chip LED

• Công suất (Power Consumption): Đơn vị: Watt (W). Công suất tiêu thụ điện của chip LED ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng và độ sáng của nó. Các chip LED có công suất lớn hơn thường sáng hơn nhưng cũng tiêu thụ nhiều điện hơn.

• Hiệu suất phát sáng (Luminous Efficacy): Đơn vị: Lumen/Watt (lm/W). Hiệu suất phát sáng cho biết lượng ánh sáng phát ra trên mỗi watt điện tiêu thụ. Chip LED có hiệu suất phát sáng cao hơn sẽ sáng hơn và tiết kiệm điện hơn.

• Cường độ sáng (Luminous Intensity): Đơn vị: Candela (cd) hoặc Lumen (lm). Đây là lượng ánh sáng phát ra từ chip LED theo một hướng cụ thể. Lumen là thước đo tổng lượng ánh sáng, trong khi Candela đo cường độ sáng theo một hướng cụ thể.

• Chỉ số hoàn màu (Color Rendering Index - CRI):Thang đo: 0 - 100. CRI đo khả năng tái tạo màu sắc của nguồn sáng so với ánh sáng tự nhiên. CRI cao (trên 80) cho biết nguồn sáng có khả năng hiển thị màu sắc trung thực và rõ ràng.

• Nhiệt độ màu (K): Nhiệt độ màu cho biết màu sắc của ánh sáng phát ra từ chip LED, dao động từ ánh sáng trắng ấm (2700K) đến ánh sáng trắng lạnh (6500K).

• Góc chiếu sáng (°): Góc chiếu sáng xác định phạm vi góc mà ánh sáng được phát ra. Chip LED với góc chiếu lớn sẽ phân tán ánh sáng rộng hơn, trong khi góc chiếu hẹp sẽ tập trung ánh sáng vào một điểm.

• Tuổi thọ (h): Tuổi thọ của chip LED là thời gian hoạt động trước khi cường độ sáng giảm xuống dưới một mức nhất định (thường là 70% so với ban đầu). Chip LED thường có tuổi thọ cao, từ 25.000 đến 50.000 giờ hoặc hơn.

• Điện áp vận hành (V): Điện áp vận hành là mức điện áp cần thiết để LED hoạt động. Điều này cần được xem xét để đảm bảo nguồn điện cung cấp tương thích với LED.

• Dòng điện vận hành (Đơn vị: mA): Đây là dòng điện tối đa mà chip LED có thể chịu đựng mà không bị hư hỏng. Quá dòng có thể làm hỏng chip LED hoặc làm giảm tuổi thọ của nó.

• Hệ số công suất (0.00 - 1.00): Hệ số công suất cho biết hiệu quả sử dụng điện của chip LED. Hệ số công suất cao (gần 1) cho thấy thiết bị sử dụng điện năng hiệu quả.

• Khả năng tản nhiệt: Đây là khả năng của chip LED trong việc giảm nhiệt độ trong quá trình hoạt động. Tản nhiệt tốt sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của chip LED và duy trì hiệu suất hoạt động.

Những thông số này là cơ sở để đánh giá và chọn lựa chip LED phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, từ chiếu sáng trong nhà đến các ứng dụng công nghiệp hay quảng cáo.

Các loại chip LED phổ biến hiện nay

1. Chip LED DIP (Dual In-line Package): Đây là loại chip LED truyền thống, với cấu trúc gồm hai chân kim loại và bóng đèn nhỏ bằng nhựa bao phủ. Chip LED DIP có kích thước lớn hơn các loại khác và hiệu suất phát sáng thấp hơn. Thường được sử dụng trong các bảng hiệu, đèn báo hiệu, và các ứng dụng cần độ sáng vừa phải.

2. Chip LED SMD (Surface-Mounted Device): Đây là loại chip LED phổ biến nhất hiện nay, với thiết kế nhỏ gọn, cho phép gắn trực tiếp lên bề mặt mạch in. Chip LED SMD có hiệu suất phát sáng cao hơn và độ sáng đồng đều hơn so với chip DIP. Được sử dụng rộng rãi trong màn hình LED, đèn LED chiếu sáng trong nhà, đèn LED trang trí, và các thiết bị điện tử khác.

3. Chip LED COB (Chip on Board): Chip LED COB tích hợp nhiều chip LED nhỏ trên cùng một bảng mạch, tạo ra nguồn sáng mạnh mẽ và đồng đều hơn. Chip COB có khả năng tản nhiệt tốt hơn và độ sáng cao. Thường được sử dụng trong đèn pha LED, đèn chiếu sáng công nghiệp, và các thiết bị cần nguồn sáng mạnh.

4. Chip LED MCOB (Multi-Chip on Board): Là phiên bản cải tiến của chip COB, MCOB tích hợp nhiều chip LED nhỏ hơn nữa trên một bảng mạch duy nhất, giúp tăng cường hiệu suất phát sáng và giảm chi phí sản xuất. Chủ yếu được sử dụng trong các đèn LED chiếu sáng cao cấp, đèn đường, và các ứng dụng chiếu sáng công nghiệp.

5. Chip LED CSP (Chip Scale Package): Chip LED CSP là loại chip không có gói vỏ ngoài (packaging-free), giúp giảm kích thước và trọng lượng của chip. CSP có khả năng tản nhiệt tốt và độ bền cao. Được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay, đèn flash LED của điện thoại, và các ứng dụng cần kích thước nhỏ gọn.

6. Chip LED Filament: Chip LED Filament mô phỏng hình dạng của sợi đốt trong bóng đèn sợi đốt truyền thống, nhưng sử dụng công nghệ LED để tiết kiệm năng lượng hơn. Filament LED thường có hình dạng dài và mảnh. Thường được sử dụng trong các bóng đèn trang trí, bóng đèn Edison, và các đèn LED cổ điển.

7. Chip LED High Power (High-Intensity LED): Đây là loại chip LED có công suất cao, thường từ 1W trở lên, cung cấp nguồn sáng mạnh mẽ với hiệu suất phát sáng cao. Chúng có khả năng tản nhiệt tốt và tuổi thọ dài. Được sử dụng trong các ứng dụng chiếu sáng ngoài trời, đèn pha ô tô, đèn đường, và các ứng dụng cần nguồn sáng mạnh.

8. Chip LED RGB: Chip LED RGB kết hợp ba màu đỏ, xanh lục, và xanh lam trong một chip duy nhất, cho phép tạo ra hàng triệu màu sắc khác nhau bằng cách điều chỉnh độ sáng của từng màu. Thường được sử dụng trong màn hình LED, đèn trang trí, hệ thống chiếu sáng sân khấu, và các thiết bị hiển thị.

Các loại chip LED này cung cấp sự đa dạng trong hiệu suất và ứng dụng, phù hợp với nhu cầu khác nhau từ chiếu sáng trong nhà, trang trí, đến các ứng dụng công nghiệp và quảng cáo.

Xem thêm: Các thương hiệu sản xuất CHIP LED hàng đầu hiện nay

Như vậy, bài viết này LED68 cũng đã chia sẻ một số thông tin về Chip LED.

Để tìm hiểu thêm hoặc nhận tư vấn về các sản phẩm chip LED phù hợp nhất với nhu cầu của bạn có thể liên hệ với LED68.

LED68 là nhà phân phối LED quảng cáo, LED trang trí, và vật tư linh kiện màn hình LED hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cam kết mang đến cho khách hàng những sản phẩm chất lượng nhất với hiệu suất vượt trội, tuổi thọ dài, và dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp. Hãy liên hệ với LED68 để khám phá các giải pháp chiếu sáng LED phù hợp nhất cho nhu cầu của bạn.

Công ty TNHH Thương mại & Công nghệ Vĩnh Anh

• Địa chỉ: 6A/147A Phố Tân Mai, Quận Hoàng Mai, TP Hà Nội
• Điện thoại: 0988 033 099
• Email: led68ad@gmail.com