NộI Dung
- Vì vậy, một đèn LED là gì?
- Nhảy điện tử
- Ánh sáng từ việc thay đổi mức năng lượng
- Các electron chảy dễ dàng hơn trong đèn LED
- Tiết kiệm lớn!
- Xem cách so sánh bóng đèn về chi phí
- Tương lai
- Nguồn
- Cách xây dựng đèn LED
John luôn tìm cách nâng cấp ngôi nhà của mình và tiết kiệm tiền. Tiết kiệm năng lượng luôn là một phần trong chiến lược tiết kiệm của ông.
Phát minh là sản phẩm quan trọng nhất của bộ não sáng tạo của con người. Mục đích cuối cùng là sự làm chủ hoàn toàn của trí óc đối với thế giới vật chất, khai thác bản chất con người để đáp ứng nhu cầu của con người.
- Nikola Tesla
Vì vậy, một đèn LED là gì?
Do nhu cầu tiết kiệm năng lượng trong thế giới đói năng lượng của chúng ta, các công nghệ mới hơn có xu hướng thâm nhập thị trường khi chi phí năng lượng tăng lên. Ngày nay, đèn LED (điốt phát quang) đã được biết đến, đặc biệt là với sự ra đời của các cụm để cung cấp năng lượng cho đèn lớn hơn. Với việc giá dầu tăng và việc chú trọng vào các công nghệ ít phát thải carbon hơn, chúng ta có thể mong đợi các công nghệ mới để cung cấp khả năng chiếu sáng, cũng như các tinh chỉnh và sửa đổi cho các công nghệ cũ hơn.
Bài viết này sẽ giải quyết các câu hỏi sau:
1. LED hoạt động như thế nào?
2. Đèn LED được cấu tạo như thế nào?
3. Tại sao đèn LED sử dụng ít năng lượng hơn?
4. Tiết kiệm điện năng trung bình là gì?
Nhảy điện tử
Đèn LED là một nguồn tương đối nhỏ, có lẽ dưới 1 mm vuông. Nó có thể phát ra ánh sáng với nhiều màu sắc khác nhau, nhưng đối với việc sử dụng trong nhà, ánh sáng trắng nhẹ nhàng là tiêu điểm hiện nay. Tôi không tự xưng là một nhà vật lý, nhưng sẽ mô tả hoạt động của các electron trong đèn LED theo cách có thể giúp minh họa sự khác biệt về chức năng so với hoạt động của bóng đèn sợi đốt.
Trong nguyên tử (nguyên tố), các electron có thể được đưa vào trạng thái "kích thích" (chuyển động khác với vị trí thông thường của chúng). Ví dụ, khi điều này xảy ra bởi sự ứng dụng của nhiệt, (các) electron sẽ nhảy và để lại một "lỗ trống". Nhảy lên một cấp độ khác trong nguyên tử, các electron này có thể cộng hưởng cho đến khi một số hành động đưa các nguyên tử trở lại lỗ trống của chúng (lỗ trống chỉ là tên cho vị trí mà electron từng ở). Khi các điện tử quay trở lại lỗ trống ở trạng thái năng lượng thấp hơn trước khi được kích thích, năng lượng sẽ được tỏa ra dưới dạng ánh sáng! Quá trình thay đổi mức năng lượng electron này là những gì được đèn LED khai thác. Màu sắc (hoặc bước sóng) của ánh sáng phụ thuộc vào cấu trúc nguyên tử của vật liệu được sử dụng trong đèn LED và nhiệt độ của nó.
Ánh sáng từ việc thay đổi mức năng lượng
Hãy tưởng tượng một đèn LED như có một dải vật liệu bên trong bóng đèn của nó. Một nửa của dải được làm bằng một loại chất bán dẫn, trong khi nửa bên kia được làm bằng một loại chất bán dẫn khác. Các electron di chuyển từ bên này sang bên kia (chỉ theo một hướng) và sự chuyển động này làm cho các electron thay đổi mức năng lượng của chúng. Khi các electron giảm từ một mức năng lượng xuống một mức năng lượng thấp hơn, sự khác biệt về năng lượng sẽ biến thành ánh sáng.
Hình ảnh sau đây là để hỗ trợ bạn hiểu khái niệm này.
Các electron chảy dễ dàng hơn trong đèn LED
Vậy đoạn cuối này có giá trị gì? Nói một cách đơn giản, ánh sáng được phát ra từ một chất bán dẫn trong một đèn LED chỉ bằng sự chuyển động hoặc dòng chảy của các electron. Vật chất mà các electron chạy qua, hay chất bán dẫn, là một chất, thường là một nguyên tố hoặc hợp chất hóa học rắn, có thể dẫn điện trong một số điều kiện nhưng không dẫn điện trong một số điều kiện, làm cho nó trở thành một phương tiện tốt để kiểm soát dòng điện. Độ dẫn của nó thay đổi tùy thuộc vào dòng điện và điện áp đặt vào điện cực điều khiển. Đây là điều làm cho đèn LED khác biệt với các bóng đèn sợi đốt kiểu cũ của chúng tôi.
Trong một bóng đèn sợi đốt, có một dây tóc được thiết kế cố ý bằng vonfram để tăng khả năng chống dòng điện tử. Điện trở này làm cho dây tóc phát sáng nóng tỏa ra 95% nhiệt và 5% ánh sáng. Một đèn LED tạo ra hầu hết ánh sáng của nó bằng cách "cho phép" các điện tử chạy qua một chất bán dẫn không tạo ra nhiều nhiệt. Kết quả của việc cho các electron chuyển động, phát xạ ánh sáng, chỉ tạo ra 3% nhiệt lượng của một bóng đèn nóng sáng.
Tiết kiệm lớn!
Do các đặc tính vật lý của đèn LED, nó tiết kiệm năng lượng và do đó, giảm chi phí điện năng. Ví dụ, vào thời gian nghỉ lễ, bóng đèn cây thông Noel C7 truyền thống sử dụng 6 watt điện. Một đèn LED sử dụng 0,08 watt. Chạy một sợi dây đèn 50 với chi phí điện trung bình trên toàn quốc cho 5 giờ mỗi ngày trong một tháng sẽ tốn 4,50 đô la. Tôi thường sử dụng 3 sợi trở lên bên ngoài - $ 13,50 cho một mùa lễ. Một phép tính có thể so sánh cho các sợi LED sẽ ít hơn 60 xu cho mỗi sợi mỗi tháng. 3 sợi của tôi sẽ chạy $ 1,80.Ở đây chúng ta đang nói về 13% chi phí để chạy các sợi C7! Bạn có thể thấy tại sao việc sử dụng rộng rãi đèn LED một ngày nào đó có thể cứu được đất nước này!
Đèn LED thường sử dụng ít hơn 10% công suất của bóng đèn sợi đốt tương đương (10% công suất được sử dụng trong bóng đèn sợi đốt để tạo ra cùng một ánh sáng). Nói cách khác, một đèn LED tạo ra công suất tương đương 40 watt của đèn sợi đốt sử dụng ít hơn 4 watt! Đó là một công thức khá dễ nhớ nếu bạn đang cố gắng tiết kiệm. Một bóng đèn sợi đốt 75 watt (được sử dụng phổ biến nhất) sẽ chỉ yêu cầu ít hơn 7,5 watt trong một đèn LED.
Lượng điện trung bình được sử dụng bởi một ngôi nhà rộng 1200 foot vuông (tôi đã chọn đây là một ngôi nhà trung bình ở Hoa Kỳ) là 30,6 kWh mỗi ngày. Trong tổng số đó, 6-10% là công suất trung bình được sử dụng để chiếu sáng (mức sử dụng có thể cao tới 25%). Vì vậy, ở khía cạnh cao, chúng ta đang nói về ánh sáng 3,06 kWh mỗi ngày. Nếu bạn truy cập trang chủ tiện ích điện của mình (hoặc trang web ở đó), bạn sẽ thấy giá bạn phải trả cho mỗi kWh điện. Nhân 3,06 kWh x chi phí mỗi kWh và đó sẽ là tỷ lệ chi phí sợi đốt để thắp sáng ngôi nhà của bạn mỗi ngày.
ĐA SỐ LÀ 13% (0,13) và bạn sẽ thấy chi phí điện năng để cung cấp năng lượng cho đèn LED phát ra cùng một lượng ánh sáng mỗi ngày. Trừ hai sản phẩm và bạn sẽ có khoản tiết kiệm nếu bạn có thể thay thế tất cả các sợi đốt bằng đèn LED. Nhân tiện, ngoài ra, một ngôi nhà trung bình có khoảng 45 bóng đèn trong khoảng 30 thiết bị cố định.
Nhưng mọi thứ không đơn giản như vậy. Đèn LED khá đắt tiền. Mặc dù đèn LED sẽ có tuổi thọ cao hơn 5 lần so với CFL và 41 lần so với bóng đèn sợi đốt, nhưng bạn vẫn phải chịu một cú sốc khi mua chúng!
Một bóng đèn LED tạo ra ánh sáng tương đương 60 watt là $ 39,95. CFL chạy $ 3,95. Bóng đèn sợi đốt chạy $ 1,25
Xem cách so sánh bóng đèn về chi phí
Nhưng đợi đã! Điều này có nghĩa là 95,95 đô la cho 50.000 giờ trên đèn LED, 159,75 đô la cho CFL trong 50.000 giờ và 652,50 đô la cho bóng đèn sợi đốt trong cùng khoảng thời gian (hãy nhớ rằng bạn sẽ phải thay bóng đèn sớm hơn).
Nói chung, một đèn LED có giá gấp 10 lần giá CFL và 32 lần giá của đèn sợi đốt.
Cuộc thảo luận này cho thấy tại sao đèn LED lại là làn sóng của tương lai. Tiết kiệm điện là một hiện tượng. Các thành phố đang dẫn đầu trong việc sử dụng nhiều đèn LED; một số thành phố đang chuyển sang sử dụng đèn đường LED vì nó có thể tiết kiệm đến 80% năng lượng sử dụng. Theo một nhận xét kết luận khác, tuổi thọ pin có thể được kéo dài 10-15 lần nếu cấp nguồn cho đèn LED.
Công việc đang được tiến hành để giảm đơn giá của đèn LED và đang được tiến hành tại Đại học Purdue, nơi các vật liệu mới và cải tiến có thể làm giảm chi phí ban đầu của đèn LED. Tương lai có vẻ tươi sáng đối với ánh sáng LED.
Tương lai
Đèn Led đang phát triển. Phiên bản Wi-Fi được gọi là Li-Fi (vẫn còn là khái niệm) là bản nâng cấp mới nhất cho kết nối Internet. Sử dụng ánh sáng thay vì sóng vô tuyến để truyền dữ liệu có thể tăng tốc độ lên 100 lần. Li-Fi được một số người trong lĩnh vực này coi là bước tiến lớn tiếp theo trong công nghệ LED. Ở những nơi khó kết nối Internet, đây có thể là sự thay thế cho sóng vô tuyến.
Nguồn
Bluejay, Michael (No Date). Tiết kiệm điện, được truy xuất ngày 1 tháng 12 năm 2020 từ https://michaelbluejay.com/ Electricality/
Ghi chú Điện tử (Không ghi ngày tháng). Cách tạo ra đèn LED: cấu trúc đi-ốt phát sáng, được truy xuất ngày 2 tháng 12 năm 2020 từ https://www.electronics-notes.com/articles/electronic_components/diode/light-emitting-diode-how-led-is-made- Structure -flationation.php #: ~: text = The% 20 architects% 20of% 20the% 20panel% 20indicator% 20LED% 20package, to% 20disperse% 20the% 20light% 20in% 20the% 20required% 20manner
Fan, Xiazozhe (ngày 3 tháng 1 năm 2018). Cảm biến hình ảnh dựa trên đèn LED với khả năng thu hoạch và chiếu năng lượng của Trường Cao đẳng Công nghệ, được truy xuất từ ngày 2 tháng 12 năm 2020 https://docs.lib.purdue.edu/open_access_theses/943/ Purdue ePubs
Kompulsa.com (Không có ngày). Mức tiêu thụ năng lượng của đèn LED: Đèn LED tiêu thụ bao nhiêu năng lượng? https://www.kompulsa.com/led-power-consumption-how-much-energy-do-leds, được truy xuất ngày 3 tháng 12 năm 2020 từ tiêu thụ / #: ~: text = The% 20power% 20consumption% 20of% 20LEDs% 20 đã sử dụng% 20in% 20LED, Mức tiêu thụ% 20% 28In% 20the% 20 tiếp theo% 20of% 20120-Volt% 20light% 20bulbs% 29
Nhân viên howmuchisit.com (14/08/2018). Bóng đèn LED có giá bao nhiêu? Truy cập ngày 3 tháng 12 năm 2020 từ https://www.howmuchisit.org/led-bulbs-cost/
Nhân viên Energy Focus (ngày 1 tháng 1 năm 2020). Tương lai của ánh sáng LED, được truy cập ngày 11 tháng 12 năm 2020 từ https://www.energyfocus.com/blog/the-future-of-led-lighting/
