Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số

        LED được viết tắc từ cụm từ Light Emitting Diode. Theo đó, về cơ bản led là một diode bán dẫn có khả năng phát sáng. Ánh sáng led có thể phát ra bao gồm tia hồng ngoại, tia tử ngoại, và các dạng ánh sáng thấy được. Cũng giống như diode thông thường, led được cấu tạo từ một lớp bán dẫn loại P tiếp xúc với một lớp bán dẫn N. Hiện tượng phát sáng xãy ra do quá trình tái kết hợp giữa các electron và lổ trống khi hai đầu bán dẫn được áp một điện thế thích hợp. Màu của ánh sáng phụ thuộc vào khả năng bức xạ năng lượng của loại bán dẫn. Led đầu tiên xuất hiện trên thực tế là led hồng ngoài, phát ra ánh sáng mà mắt thường không thấy được. Tất nhiên mỗi remote TV của chúng ta đều có một led như thế. Tiếp đến là sự ra đời của các loại led phát ra ánh sáng thấy được, đầu tiên là led đỏ nhưng chỉ là những con led hiệu suất rất thấp. Ngày nay kỹ thuật phát triển cho phép làm ra rất nhiều chủng loại về màu, công suất, và tất nhiên sự tiện lợi trong lắp ghép cũng ngày càng được nâng cao.

        Xét về khía cạnh điện, led có hai thông số cơ bản như : điện áp dẫn V_led, dòng điện dẫn I_led . Thông số công suất thì liên quan trực tiếp đến 2 thông số trên. 

        • V_led là điện thế thuận cho phép được áp vào hai đầu led để có dòng điện chảy qua. Tùy theo màu led mà V_led có những khoảng khác nhau :

               - Màu đỏ, vàng : 1.6V ~ 2.1V

               - Màu xanh lá, xanh dương : 2.8V ~ 3.4V

               - Màu trắng, tím, hồng : 2.8V ~ 4.2V

           Nếu V_led nhỏ hơn giới hạn dưới thì I_led = 0 hoặc rất nhỏ, tất nhiên led sẽ không sáng hoặc sáng rất yếu.

           Nếu V_led lớn hơn giới hạn trên thì dòng I_led sẽ tăng mạnh, làm hỏng led.

         Cũng giống như diode thông thường, nếu ta áp điện thế ngược vào hai đầu led thì không có dòng chảy qua, Tuy nhiên, điện thế ngược này rất thấp so với diode thường (khoảng vai chục V). Nếu điện thế ngược này quá lớn cũng sẽ làm hỏng led.

        • I_led dòng điện cho phép khi có điện thế thuận được áp vào led. Thông số này liên quan đến công suất của led. Nếu dòng điện chảy qua led vượt quá dòng cho phép thì led sẽ hỏng ( nguyên nhân chủ yếu là V_led quá lớn). Khi sử dụng ta nên tính toán sao cho dòng chảy qua led khoảng 50~70% dòng cho phép. Sau đây là một số giá trị sử dụng I_led của một số led trên thị trường :

              - Led 3li - 4mW : 2mA

              - Led 5li siêu sáng 40~90mW : 15~20mA

              - Led dán siêu sáng 5630 : 40mA

              - Led siêu sáng công suất 1W : 250mA 

        Để điều khiển được dòng điện rơi vào khoảng giá trị như trên, phương pháp chủ yếu dựa trên điện trở hạn dòng như hình dưới, và công thức được tính như sau :

        Trong hai công thức trên, V_led có thể được chọn giá trị trung bình của khoảng diện thế cho phép của led và I_led được chọn như đã nêu trên.

        Với kiểu mắc nối tiếp, Vcc > (V_led1+V_led2+...+V_ledn) và theo đó ta có thể tính được số led tối đa (n) có thể được ghép nối tiếp. Với cách mắc này, ta có thể ghép led nhiều màu khác nhau trong một chuổi, miễn chúng có cùng giá trị dòng I_led . Kiểu mắc nối tiếp phù hợp cho những bộ nguồn điện thế lớn.

       Với kiểu mắc song song, Vcc > V_led1 là được, các led phải có cùng mức điện thế dẫn (V_led1=V_led2=...=V_ledn) và số led (n) không phụ thuộc vào Vcc mà phụ thuộc vào công suất của bộ nguồn. Cách mắc này chỉ phù hợp cho những bộ nguồn có điện thế thấp.

        Xét về công suất chịu nhiệt của điện trở R, từ hai công thức P_R ta thấy với cùng một chỉ số I_led thì kiểu mắc song song cần phải sử dụng điện trở có công suất lớn nhiều so với kiểu nối tiếp.