Cấu Tạo Đèn LED và Các Loại Chip LED Phổ Biến

Đèn LED (Light Emitting Diode) đã trở thành giải pháp chiếu sáng phổ biến và được ưa chuộng nhất hiện nay nhờ khả năng tiết kiệm điện vượt trội, tuổi thọ cao và hiệu quả ánh sáng ưu việt. Không chỉ ứng dụng trong chiếu sáng dân dụng, đèn LED còn hiện diện rộng rãi trong các công trình công nghiệp, chiếu sáng cảnh quan và trang trí nghệ thuật. Với sự đa dạng về kiểu dáng, màu sắc và công suất, đèn LED đáp ứng linh hoạt mọi nhu cầu thẩm mỹ và kỹ thuật của người sử dụng hiện đại.

Cấu tạo chi tiết của đèn LED, bao gồm 5 thành phần chính:

Chip LED – Trái tim của đèn LED

• Chip LED là thành phần chịu trách nhiệm phát ra ánh sáng. Về bản chất, đây là một linh kiện bán dẫn, hoạt động dựa trên hiện tượng điện quang (electroluminescence): khi dòng điện một chiều đi qua vật liệu bán dẫn, nó kích thích các electron nhảy mức năng lượng và phát ra photon – tức ánh sáng.

• Các yếu tố mà chất lượng chip LED quyết định:

  • Hiệu suất phát sáng: Một chip chất lượng cao sẽ tạo ra nhiều lumen (ánh sáng) hơn cho cùng một đơn vị điện năng tiêu thụ.

  • Màu sắc ánh sáng: Chip tốt cho ánh sáng trung thực, có chỉ số hoàn màu (CRI) cao.

  • Độ ổn định: Chip bền cho phép đèn hoạt động ổn định hàng chục nghìn giờ mà không giảm độ sáng rõ rệt.

  • Tiết kiệm điện: Chip hiệu suất cao cho phép đèn tiết kiệm tới 80% điện năng so với bóng đèn sợi đốt.

• Các loại chip LED phổ biến:

  • SMD LED: Kích thước nhỏ, thích hợp cho chiếu sáng dân dụng.

  • COB LED: Công suất lớn, ánh sáng đồng nhất, thường dùng cho đèn pha, đèn nhà xưởng.

  • High Power LED: Công suất cao từng chip, dùng cho đèn rọi, đèn pha cỡ lớn.

Nếu coi đèn LED là một sinh vật sống, chip LED chính là trái tim – mạnh mẽ hay yếu đuối tùy thuộc vào "trái tim" này!

Driver (Bộ nguồn) – Bộ não kiểm soát dòng điện

• Đèn LED không thể sử dụng trực tiếp nguồn điện xoay chiều 220V, bởi nó yêu cầu dòng điện một chiều điện áp thấp (thường 12V hoặc 24V).

• Vai trò của driver:

  • Chuyển đổi điện áp: Từ 220V AC thành DC thấp, phù hợp cho chip hoạt động.

  • Ổn định dòng điện: Đảm bảo điện áp luôn ổn định ngay cả khi điện lưới biến động, giúp chip LED phát sáng đều đặn, không nhấp nháy.

  • Bảo vệ mạch: Chống quá áp, quá dòng, ngắn mạch, kéo dài tuổi thọ chip.

  • Tích hợp chức năng: Có thể thêm điều khiển độ sáng (dimming), chống nhiễu EMI/RFI, chống sét, điều khiển thông minh.

• Phân loại driver:

  • Driver tuyến tính: Đơn giản, giá rẻ, dùng cho đèn công suất nhỏ.

  • Driver chuyển mạch: Hiệu suất cao hơn, ổn định hơn, dùng cho đèn cao cấp.

Driver chính là bộ não thông minh, kiểm soát và duy trì "nhịp sống" ổn định cho toàn bộ đèn LED.

Vỏ đèn  – Tấm áo giáp chắc chắnVỏ đèn đóng vai trò:

• • Bảo vệ các linh kiện bên trong khỏi các tác động vật lý (bụi bẩn, nước, va đập, hóa chất, côn trùng…).

  • Định hình kiểu dáng và quyết định vẻ đẹp thẩm mỹ của đèn.

  • Hỗ trợ tản nhiệt: Một số housing còn thiết kế các rãnh hoặc vây tản nhiệt giúp tăng diện tích bề mặt giải nhiệt.

• Chất liệu phổ biến:

  • Hợp kim nhôm: Nhẹ, dẫn nhiệt tốt, độ bền cao, phổ biến cho đèn pha, đèn nhà xưởng.

  • Nhựa kỹ thuật PC/ABS: Chống cháy, chịu lực, phù hợp cho đèn trong nhà hoặc đèn LED dây.

• Tiêu chuẩn bảo vệ:

  • IP20: Trong nhà, không yêu cầu chống nước.

  • IP65/IP66/IP67: Ngoài trời, chống bụi mịn và nước cực kỳ tốt.

Vỏ đèn giống như chiếc áo giáp chắc chắn, bảo vệ những "cơ quan sống còn" bên trong đèn LED.

Bộ tản nhiệt – Bộ máy làm mát âm thầm

• Khi hoạt động, chip LED sinh ra một lượng nhiệt khá lớn tập trung ngay tại điểm nối bán dẫn (junction).

• Nếu nhiệt độ không được giải phóng nhanh, hậu quả là:

  • Giảm tuổi thọ chip LED

  • Giảm độ sáng theo thời gian

  • Gây suy hao hiệu suất

  • Có thể dẫn tới chập cháy

• Bộ tản nhiệt giúp:

  • Hấp thụ nhiệt từ chip

  • Truyền nhiệt ra bề mặt ngoài vỏ housing

  • Phát tán nhiệt vào không khí

• Chất liệu tản nhiệt:

  • Chủ yếu là nhôm nguyên chất, đôi khi dùng đồng (cho tản nhiệt cực cao).

• Thiết kế tản nhiệt:

  • Các vây (fins) nhỏ, mỏng, nhiều để tăng diện tích tiếp xúc không khí.

  • Bề mặt anodized hoặc sơn tĩnh điện để chống ăn mòn.

Bộ tản nhiệt chính là hệ thống "điều hòa nhiệt độ" giúp đèn LED luôn mát mẻ và kéo dài tuổi thọ.

Mạch in – Bộ xương sống của đèn LED

• PCB là nền tảng lắp ráp và kết nối các linh kiện:

  • Gắn chip LED

  • Gắn điện trở, tụ điện, IC điều khiển

  • Đường mạch in dẫn điện cho toàn bộ hệ thống đèn

• Chức năng chính:

  • Cố định chip và linh kiện chắc chắn

  • Dẫn điện hiệu quả từ driver tới chip LED

  • Tản nhiệt phụ trợ nếu sử dụng PCB nhôm (MCPCB)

• Các loại PCB phổ biến:

  • PCB FR4: Vật liệu gốc sợi thủy tinh, dùng cho đèn công suất nhỏ.

  • PCB nhôm (MCPCB): Chuyên dùng cho đèn công suất lớn, hỗ trợ tản nhiệt tốt hơn.

  • PCB mềm (Flexible PCB): Dùng cho đèn LED dây, linh hoạt uốn cong.

Mạch in là bộ xương sống chắc chắn, vừa đỡ toàn bộ linh kiện vừa truyền dẫn điện năng liên tục.

Tổng kết sơ đồ cấu tạo đèn LED:

Các loại chip LED phổ biến hiện nay

Trong lĩnh vực đèn LED, chip LED đóng vai trò cực kỳ quan trọng, quyết định 80% chất lượng ánh sáng và độ bền đèn. Tùy vào nhu cầu chiếu sáng khác nhau, người ta sử dụng các loại chip LED với cấu trúc, kích thước và công suất khác nhau. Phổ biến nhất hiện nay có ba loại bạn nhắc tới: chip SMD, chip COB và chip High Power (HP).

Chip SMD (Surface Mounted Device)

• Định nghĩa: Chip SMD (còn gọi nôm na là "chip con") là dạng chip LED rất nhỏ được gắn trực tiếp lên bề mặt bảng mạch in (PCB).

• Đặc điểm:

  • Kích thước nhỏ gọn, hình vuông hoặc hình chữ nhật.

  • Mỗi chip có thể phát ra nhiều màu ánh sáng khác nhau (ví dụ RGB).

  • Tản nhiệt chủ yếu qua PCB nên yêu cầu thiết kế mạch in tốt.

  • Công suất thấp (thường từ 0.1W đến 1W mỗi chip).

• Ưu điểm:

  • Phù hợp chiếu sáng không gian nhỏ, yêu cầu ánh sáng trải đều như đèn LED tuýp, đèn panel, đèn LED dây.

  • Dễ bố trí thành cụm nhiều chip để tăng cường độ sáng.

• Nhược điểm:

  • Công suất từng chip thấp, nếu cần công suất lớn phải dùng nhiều chip dẫn đến khó tản nhiệt.

• Ví dụ chip SMD phổ biến:

  • SMD 3528 (rộng 3.5mm x dài 2.8mm)

  • SMD 5050 (5.0mm x 5.0mm)

  • SMD 2835, SMD 5630...

Chip SMD lý tưởng cho chiếu sáng nội thất, trang trí, đèn dây, đèn panel.

Chip COB (Chip On Board)

• Định nghĩa: COB nghĩa là "chip trên bảng mạch" – tức là nhiều chip LED nhỏ được gắn trực tiếp và liên kết thành một khối duy nhất trên cùng một đế mạch.

• Đặc điểm:

  • Nhìn bên ngoài, bạn chỉ thấy một khối sáng tròn hoặc vuông duy nhất.

  • Mỗi khối COB có thể chứa hàng chục đến hàng trăm điểm sáng nhỏ.

  • Hiệu suất ánh sáng rất cao, độ đồng đều ánh sáng tốt hơn chip SMD.

• Ưu điểm:

  • Tập trung ánh sáng tốt, thích hợp cho chiếu điểm, rọi vật thể.

  • Tản nhiệt tốt: nhờ diện tích tiếp xúc lớn với bộ tản nhiệt.

  • Hiệu suất cao, thường từ 80 - 100 lumen/watt trở lên.

• Nhược điểm:

  • Giá thành cao hơn so với SMD.

  • Khó thay thế hoặc sửa chữa từng chip riêng lẻ nếu bị hỏng.

• Ứng dụng:

  • Đèn rọi, đèn pha LED, đèn nhà xưởng, đèn sân khấu, spotlight chiếu điểm.

Chip COB cực kỳ phù hợp cho chiếu sáng tập trung, chiếu rọi mạnh.

Chip High Power 

• Định nghĩa: Chip High Power (HP) là chip đơn lẻ nhưng có khả năng chịu dòng điện cao và phát ra lượng ánh sáng lớn hơn nhiều so với SMD hay COB.

• Đặc điểm:

  • Mỗi chip thường có công suất từ 1W, 3W, 5W cho tới 10W hoặc hơn.

  • Được thiết kế đặc biệt để tản nhiệt tốt hơn.

  • Kích thước chip to hơn chip SMD thông thường.

• Ưu điểm:

  • Công suất chiếu sáng mạnh mẽ, chỉ cần ít chip để đạt độ sáng cao.

  • Bền bỉ, tuổi thọ cao nếu tản nhiệt đúng chuẩn.

  • Phù hợp cho các đèn yêu cầu chiếu xa như đèn pha, đèn đường, đèn sân vận động.

• Nhược điểm:

  • Tỏa nhiệt rất mạnh nên yêu cầu bộ tản nhiệt cực tốt.

  • Giá thành và chi phí lắp đặt cao hơn đèn dùng chip SMD hoặc COB.

• Ứng dụng:

  • Đèn pha công suất lớn, đèn đường, đèn nhà xưởng công suất cực cao.

Chip High Power lý tưởng cho chiếu sáng công nghiệp, chiếu xa, công suất cực đại.

Bảng so sánh nhanh các loại chip LED: