ND- Phòng thí nghiệm công nghệ na-nô (LNT), Ðại học quốc gia TP Hồ Chí Minh đã chế tạo thành công đèn LED sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên của Việt Nam. Loại đèn của tương lai Ðèn LED na-nô là kết quả ứng dụng công nghệ na-nô sau hai năm nghiên cứu của tập thể các nhà khoa học của LNT. Ðây là loại đèn sạc phát ánh sáng trắng, không sinh nhiệt khi chiếu sáng sử dụng trong lĩnh vực chiếu sáng dân dụng và có tuổi thọ tới 100 nghìn giờ. Các chuyên gia của phòng thí nghiệm đã nghiên cứu chế tạo cấu trúc bán dẫn phát sáng bằng phương pháp Mocvd (tạo màng bằng thể hóa hơi kim cơ), họ cũng đã thành công việc tạo ra các màng mỏng bán dẫn GaN trên đế saphia, màng GaN không pha tạp, GaN pha tạp loại n, InGaN, cấu trúc đa giếng lượng tử InGaN/GaN, AlGaN, GaN pha tạp loại p . Ðặc biệt, nhóm nghiên cứu đã làm chủ được công nghệ chế tạo diod bán dẫn phát sáng (LED chip). Khác với dòng đèn LED đã có mặt trên thị trường chủ yếu ở dạng đèn mầu, dùng làm đèn chỉ thị điện tử, đèn mầu quảng cáo, đèn trang trí, các sản phẩm đèn LED do LNT sản xuất sử dụng những bóng đèn LED nhỏ cho ánh sáng trắng. Còn so với loại đèn compact đang phổ biến trên thị trường hiện nay, đèn LED có ưu điểm là tuổi thọ cao hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và không sinh nhiệt khi chiếu sáng. Dù công suất tiêu thụ ở mức từ 2-4W nhưng độ phổ sáng đèn LED tương đương với các loại đèn compact hiện nay trên thị trường có công suất 6-12W. Thời gian sử dụng lên đến 16 giờ (khi sạc đầy), theo lý thuyết, tuổi thọ của bóng LED xấp xỉ 100 nghìn giờ. Ngoài ra, đèn LED do LNT sản xuất có thể sử dụng nhiều nguồn điện sạc khác nhau như: pin năng lượng mặt trời, nguồn điện xoay chiều 220V-50Hz hay cả nguồn điện một chiều 12V từ xe hơi, đi-na-mô quay tay . PGS, TS Ðặng Mậu Chiến, Giám đốc Phòng thí nghiệm na-nô cho biết: Sản phẩm đèn LED của LNT sản xuất phát ánh sáng trắng với cường độ cao có những công dụng dùng để sinh hoạt hằng ngày, đặc biệt vùng sâu, vùng xa nơi không có mạng lưới điện. Do được trang bị ắc-quy (12V-1,3Ah/4Ah) đồng thời tích hợp hệ thống bảo vệ ắc-quy đèn trong quá trình sạc, nên đèn LED không chỉ nâng cao tính an toàn cho người sử dụng mà còn thuận tiện cho các hoạt động khác nhau như sinh hoạt trong nhà (đặc biệt vùng sâu, vùng xa nơi không có mạng lưới điện), làm việc văn phòng, sử dụng trong sửa chữa, bảo trì thiết bị, xe hơi hay sử dụng trong trường hợp khẩn cấp (cúp điện đột xuất), sinh hoạt ngoài trời, sân vườn, cắm trại, du ngoạn. Sản xuất đèn LED là một trong những hướng nghiên cứu chiến lược của LNT nhằm tạo ra sản phẩm ứng dụng vào đời sống, phục vụ chương trình tiết kiệm năng lượng của Nhà nước. Tiếp cận công nghệ na-nô Công nghệ na-nô là ngành khoa học về nghiên cứu, chế tạo, điều khiển và ứng dụng các vật liệu linh kiện có kích thước siêu nhỏ, trong khoảng từ 1 - 100 nm (1m = 109 nm). Kích thước và cấu trúc siêu nhỏ dẫn đến các thay đổi lớn về tính chất của vật liệu và linh kiện. Tại LNT có các mô- đun trong phòng sạch với cấp độ sạch từ 1.000 - 100.000) phòng lab tổng hợp hữu cơ và hóa phân tích, phòng lab định dạng cấu trúc và thao tác na-nô, phòng lab phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu . Một trong những hướng nghiên cứu chính của các nhà khoa học ở đây là hướng đến các ứng dụng trong y học. Hợp tác với Hà Lan, PTN sẽ làm những bộ linh kiện nhỏ (KIT) mang theo người để người bị bệnh tiểu đường chẩn đoán hàm lượng đường trong máu, từ đó chủ động điều chỉnh chế độ ăn uống. Còn nhiều ứng dụng khác nhờ độ nhạy của na-nô. Chẳng hạn như độ nhạy của na-nô có thể phát hiện sớm mầm mống của bệnh ung thư, thêm hy vọng để chữa trị được căn bệnh này. Một số hướng nghiên cứu khác là nhóm sản phẩm tiết kiệm năng lượng, chế tạo những linh kiện, những tấm pin mặt trời để đưa vào sử dụng; ống các-bon na-nô, sản xuất các linh kiện phát xạ trường như màn hình, các vật liệu na-nô ứng dụng trong môi trường gồm na-nô bạc (khử khuẩn trong nước, làm sạch nước uống), na-nô vàng (khử khí ô nhiễm từ các động cơ), na-nô ô-xít ti- tan (phủ trên lớp gạch men để khử khuẩn tự làm sạch trong dân dụng, trong các thiết bị vệ sinh). Hiện nay, các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm đang tập trung vào thiết kế và mô phỏng, vật liệu màng mỏng, phân tích cấu trúc - tính chất vật liệu na-nô, công nghệ đèn LED và la-de, linh kiện vi điện tử, cảm biến na-nô sinh học, pin năng lượng mặt trời và ống than na-nô . Bước đầu, ngoài đèn LED, phòng thí nghiệm đã thành công trong việc chế tạo TiO2 với các kích thước hạt khác nhau, một vật liệu na-nô tự làm sạch và diệt khuẩn. Công nghệ này có thể cho ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, như kính chống mờ sương, gạch men tự làm sạch, diệt khuẩn và có độ bền cao. Tính chất diệt khuẩn của màng đã được kiểm nghiệm bằng phương pháp đếm số khuẩn lạc trên đĩa petri. Phòng thí nghiệm cũng đã nghiên cứu tìm ra quy trình chế tạo ống than na-nô (CNTs), loại vật liệu mới với nhiều tính chất rất đặc biệt về cơ lý và điện tử, như tính phát xạ trường, được ứng dụng nhiều trong linh kiện MEMS và NEMS. Sợi na-nô được xem là vật liệu lý tưởng trong chế tạo cảm biến sinh học, bởi tính chất đặc biệt của nó là điện trở của sợi rất nhạy với sự thay đổi môi trường. Với sự giúp đỡ và hợp tác của Viện Nghiên cứu công nghệ na-nô MESA + (Hà Lan), phòng thí nghiệm đã nghiên cứu chế tạo thành công cảm biến na-nô sinh học dùng trong định lượng một số hợp chất sinh học. Một số ứng dụng đang được triển khai để tạo sản phẩm: dùng sợi na-nô pla-tin để định lượng nồng độ glu-cô, hướng tới đo hàm lượng glu-cô trong máu; dùng sợi na-nô si-líc để định lượng DNA và prô-tê-in. Theo PGS, TS Ðặng Mậu Chiến, hiện nay LNT đã triển khai một số dự án hợp tác về chế tạo vật liệu tự làm sạch, vật liệu na-nô ứng dụng trong dược phẩm, nghiên cứu về vật liệu ống các-bon na-nô với các doanh nghiệp và đơn vị nghiên cứu trong và ngoài nước. Chính nhờ những ứng dụng luôn gắn liền với nhu cầu cuộc sống, phòng thí nghiệm na-nô đã có đối tác sẵn sàng nhận chuyển giao công nghệ để thương mại hóa các nghiên cứu khoa học, và vừa ký hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ với Công ty Mặt Trời Ðỏ (RSE) được thành lập với hai đối tác chính là Trung tâm tiết kiệm năng lượng TP Hồ Chí Minh (ECC) và Công ty Tân Kỷ Nguyên với chi phí đầu tư ban đầu là hai triệu USD. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia Bước tới: menu, tìm kiếm Xem các bài liên quan Điốt tại Điốt (định hướng) LED lục, lam và đỏ. LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Mục lục [ẩn] • 1 Hoạt động • 2 Tính chất • 3 Ứng dụng • 4 Xem thêm • 5 Liên kết ngoài [sửa] Hoạt động Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn. Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó). [sửa] Tính chất Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3 V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra. [sửa] Ứng dụng Loại LED Điện thế phân cực thuận Đỏ 1,4 - 1,8V Vàng 2 - 2,5V Xanh lá cây 2 - 2,8V Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng. LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông. Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon. Đèn chiếu sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng. Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng. [sửa] Xem thêm Chiếu sáng bằng LED: Hướng tiết kiệm điện lâu dài ! I. Chiếu sáng bằng LED tiết kiệm điện, giảm ô nhiễm môi trường Thiếu điện cần phải tiết kiệm điện, đó là vấn đề không phải riêng của một số quốc gia nào. Điện chiếu sáng thông thường chiếm cỡ 20% điện lượng tiêu thụ của mỗi nước, một tỷ lệ rất đáng kể. Vì vậy để tiết kiệm điện, nước nào cũng nghĩ đến cách tiết kiệm điện chiếu sáng. Nhưng tiết kiệm bằng cách cắt điện, giảm điện chiếu sáng dưới mức cần thiết thì ít nước làm vì ảnh hưởng đến xã hội, giao thông, an ninh, giáo dục Hướng quan trọng để tiết kiệm điện chiếu sáng là sử dụng những kỹ thuật chiếu sáng mới, năng lượng điện tiêu thụ ít hơn nhiều nhưng kết quả chiếu sáng không giảm, có khi còn tốt hơn. Kỹ thuật chiếu sáng mới nhất, tiết kiệm nhất nhưng lại có hiệu quả cao nhất là kỹ thuật chiếu sáng bằng chất rắn (SSL - Solid State Lighting) hay nói nôm na chiếu sáng bằng LED (LED: Light emiting diode - điôt phát sáng). Trước khi nói rõ hơn việc chiếu sáng bằng LED là gì, dựa trên cơ sở nào, tiết kiệm ra sao và các nước trên thế giới đang triển khai như thế nào, ta xét một vài số liệu để có ấn tượng về lợi ích chiếu sáng bằng LED. Bộ Năng lượng Mỹ báo cáo rằng nếu 50% việc chiếu sáng ở Mỹ hiện nay được thay thế bằng cách chiếu sáng bằng LED, nước Mỹ vẫn được chiếu sáng như vậy nhưng bớt đi được 41 GW điện (GW: gigawatt - nghìn tỷ watt). Một nhà máy điện cỡ trung bình có công suất cỡ 1GW, vì vậy chỉ thay thế 50% cách chiếu sáng hiện nay bằng cách chiếu sáng dùng LED, nước Mỹ có thể giảm đi 41 nhà máy điện. Bỏ đi 41 nhà máy điện, ngoài lợi ích kinh tế, còn đỡ thải ra môi trường một lượng đáng kể khí CO hiệu ứng nhà kính. Có thể hình dung lượng khí CO 2 thải ra làm tổn hại môi trường qua số liệu lấy từ báo cáo của cơ quan năng lượng quốc tế IEA năm 2006: để có điện thắp sáng như hiện nay trên toàn thế giới mỗi năm phải thải ra 1900 nghìn tỷ tấn khí CO 2 , ba lần lớn hơn lượng khí CO 2 do máy bay trên toàn thế giới thải ra, bằng 70% lượng khí CO 2 do tòan bộ xe ô tô thải ra trong 1 năm. Tóm lại, có thể không giảm yêu cầu chiếu sáng mà chỉ thay đổi cách chiếu sáng nhờ dùng đèn LED điện năng tiêu thụ giảm đáng kể, lượng khí CO 2 làm ô nhiễm môi trường cũng giảm đáng kể. Để dễ thấy ưu việt của cách chiếu sáng bằng LED, ta hãy xét các cách chiếu sáng dùng điện phổ biến hiện nay. II. Các loại đèn chiếu sáng đang dùng hiện nay. 1. Đèn sợi đốt Loại đèn này ra đời đã gần 200 năm. Trong bóng thủy tinh đã hút chân không có sợi dây vonfram rất mảnh, thường gọi là sợi tóc. Khi có dòng điện chạy qua, sợi tóc nóng lên đến gần 3000 0 C, phát sáng. Loại đèn này dễ chế tạo, giá rẻ điện áp có thấp thì chỉ bớt sáng. Nhưng hơn 95% năng lượng điện tiêu thụ là để tỏa ra nhiệt, phần biến ra ánh sáng nhìn thấy chưa đầy 5 phần trăm. Khi nóng, vonfram bị bốc hơi, nhỏ đi điện trở tăng lên, lại càng nóng hơn và dễ dẫn đến đứt. Tuổi thọ đèn này cỡ 1000 giờ. 2. Đèn halogen Loại đèn này thực chất là đèn sợt đốt nhưng làm bằng thủy tinh chịu nhiệt hay thạch anh trong có khí thuộc họ halogen. Khi dây vônfram bị đốt nóng bay hơi, hơi vônfram lại quay lại bám vào dây, chỗ nào dây nhỏ, nóng thì hơi vônfram lại bám vào nhiều hơn. Nhờ đó bóng có thể làm nhỏ và dây tóc làm việc ở nhiệt độ cao, ánh sáng phát ra mạnh, có khi đến 9% năng lượng điện tiêu thụ biến ra ánh sáng. Tuổi thọ của đèn có thể đến 2000 giờ. Một bóng đèn halogen 60W có độ sáng tương đương với bóng đèn sợi đốt thường 100W. Bóng thường được dùng ở đèn trước của ôtô, đèn chiếu . Bóng đèn rất nóng, cấu tạo phức tạp, vật liệu cao cấp hơn so với bóng đèn sợi đốt thường, giá thành cao. 3. Đèn hơi natri Là loại đèn phát sáng nhờ hiện tượng phóng điện trong chất khí. Có hai loại: đèn áp suất thấp và đèn áp suất cao. - Đèn hơi natri áp suất thấp (đèn thấp áp) Gồm bóng thủy tinh ở bên ngoài, mặt trong của bóng thủy tinh này có phủ một lớp oxyt inđi. Lớp này ngăn cản làm cho tia hồng ngoại (nhiệt) phản xạ lại còn ánh sáng nhìn thấy thì xuyên qua dễ dàng. Bên trong bóng thủy tinh có một ống hình chữ U có hai điện cực và nạp khí trơ như neon, argom và một ít natri. Tạo điện khí kích thích cho hỗn hợp khí trong ống chữ U phóng điện ban đầu chỉ phát ra ánh sáng màu hồng, hỗn hợp khí hơi bị nóng lên làm cho natri biến thành hơi natri. Hơi natri này bị phóng điện kích thích phát ra ánh sáng màu vàng. Nhờ lớp oxyt inđi nên nhiệt không tỏa ra ngoài mà quay lại làm cho hơi natri dễ phát sáng hơn. Nhờ đó đèn natri có độ phát sáng cao tuổi thọ đến 18.000 giờ. Đèn natri cho ánh sáng màu vàng thích hợp cho việc làm đèn đường chiếu sáng công cộng, vì màu vàng là màu mắt nhạy cảm nhất. - Đèn hơi natri áp suất cao (đèn cao áp) Đèn gồm có ống thạch anh nhỏ, có hai điện cực ở hai đầu, bên trong có hỗn hợp thủy ngân và natri. Khi tạo ra phóng điện giữa hai cực, nhiệt độ trong ống tăng lên dần làm cho điện trở của ống khí giữa hai cực giảm, dòng điện qua ống lại tăng, nhiệt độ trong ống lại tăng thêm nữa. Nhờ bố trí chấn lưu nên dòng điện trong ống chỉ tăng đến một mức giới hạn đủ để áp suất hơi trong ống khá cao, ánh sáng phát ra khá mạnh. Sự phóng điện của hỗn hợp thủy ngân và natri ở áp suất cao cho ra ánh sáng vàng xanh thích hợp cho chiếu sáng quãng trường, đường xá ở thành phố. Đèn cao áp có cấu tạo phức tạp, giá tiền cao nhưng rất sáng và tuổi thọ bền, cỡ 20.000 giờ. 4. Đèn huỳnh quang Đèn bắt đầu được dùng từ những năm 1940. Thường gọi là đèn ống vì có cấu tạo là một ống thủy tinh hàn kín, hai đầu có điện cực và trong ống có khí trơ neon và vài giọt thủy ngân. Bên trong thành ống thủy tinh có phủ một lớp mỏng bột chất huỳnh quang. Nhờ hai bộ phận bên ngòai là tắcte và chấn lưu, có thể mồi cho ống khí neon phóng điện kéo theo thủy ngân bay hơi lên, tia tử ngoại phát ra. Tia tử ngoại này kích thích bột huỳnh quang ở thành ống phát ra ánh sáng nhìn thấy. Màu sắc của đèn huỳnh quang phụ thuộc chất lượng của bột huỳnh quang. Theo cơ chế này nên đèn huỳnh quang rất ít toả nhiệt, khoảng từ 15 - 25% năng lượng điện tiêu thụ được biến thành ánh sáng, tuổi thọ có thể đến 10.000 giờ. Đèn huỳnh quang có nhược điểm là cồng kềnh, cơ chế mồi cho phóng điện phức tạp, không tăng giảm độ sáng được và tắt mở nhiều lần thì đèn chóng hỏng. 5. Đèn compắc Về bản chất, đèn compăc là đèn huỳnh quang cải tiến. Về hình dạng người ta không làm thành ống dài mà làm gọn lại, hình chữ U hoặc hình xoắn, có đui cài hoặc đui xoáy như ở bóng đèn sợi đốt. Loại mới, phổ biến hiện nay thì tắcte và chấn lưu được thay bằng bộ mồi điện tử, gọn nhẹ để gọn vào trong đui đèn. Cải tiến cơ bản ở đèn compăc là chất liệu ở lớp huỳnh quanh phủ ở bên trong đui đèn. Không những chất liệu phát sáng cao hơn nhưng lại phủ thành nhiều lớp tận dụng được nhiều hơn tia tử ngoại. Một đèn compăc 11W sáng bằng đèn sợi đốt 60W, tuổi thọ cỡ 10.000 giờ. Ưu việt của đèn compăc rất rõ nên đã hàng chục năm nay trên thế giới đã có phong trào kêu gọi tiết kiệm điện bằng cách dùng đèn compăc. Tuy nhiên đèn compăc có một số nhược điểm: cần điện thế cao để mồi cho phóng điện phát sáng, thời gian từ tắt chuyển sang bật sáng lâu, không thích hợp cho việc thay đổi đóng ngắt nhiều lần. Trong đèn huỳnh quang cũng như đèn compăc luôn có thuỷ ngân, tuy ít nhưng là chất dễ bay hơi, rất độc hại, dễ phân tán vào môi trường gây ô nhiễm đường hô hấp. Ở các nước tiên tiến có yêu cầu nhà máy làm đèn huỳnh quang, đèn compăc phải thu hồi sản phẩm đèn hỏng để tái chế, chủ yếu là thu lại thuỷ ngân không để phân tán. Các loại đèn chiếu sáng trình bày ở trên mỗi loại đèn có ưu nhược điểm riêng. Hiểu biết được nguyên lý hoạt động ta dễ dàng phân tích, so sánh phạm vi ứng dụng của từng loại đèn. Tuy nhiên, có thể nói trong sử dụng đại trà đèn sợi đốt có nhiều nhược điểm nhất và đèn compăc có ưu điểm nhất. Chính phủ Úc đã quyết định đến năm 2010 sẽ không dùng bóng đèn sợi đốt để thắp sáng nữa. Nhưng có phải đèn compăc có nhiều ưu điểm nhất hay không? Trong phần tới chúng ta sẽ thấy đèn LED gần đây phát triển có những ưu điểm và không có những nhược điểm của hầu hết các đèn nói trên. III. Đèn LED, loại đèn chiếu sáng hiện đại nhất LED là ghép ba chữa đầu của cụm từ tiếng Anh Light emiting diode nghĩa là điôt phát sáng. Phần chủ yếu của LED là một mảnh nhỏ chất bán dẫn có pha tạp chất sao cho trong đó tạo ra được hai miền: Miền p dẫn điện bằng lỗ trống (hạt tải mang điện dương) và miền n dẫn điện bằng điện tử (hạt tải mang điện âm), giữa hai miền là lớp tiếp xúc p - n. Giống như điôt (đèn hai cực chỉnh lưu bán dẫn) dòng điện dễ dàng đi từ miền P sang miền n (đi theo chiều thuận) chứ không đi được theo chiều ngược lại. Khi nối điện đi theo chiều thuận lỗ trống và điện tử bị đẩy theo hai chiều ngược nhau, chúng gặp nhau ở lớp tiếp xúc p - n, tổ hợp lại và phát ra ánh sáng. Tuỳ theo các mức năng lượng ở hai bán dẫn tiếp xúc, ánh sáng phát ra có một màu xác định. Ban đầu, vào những năm 1960 người ta mới làm được LED hồng ngoại và LED màu đỏ. Dần dần làm được LED màu vàng và màu da cam. Những LED này rất nhỏ gọn, chỉ to bằng hạt đỗ xanh, dùng làm đèn chỉ thị rất tốt vì gọn ít tốn điện, công suất chỉ cỡ 0,01W có hiệu quả như đèn sợi đốt công suất vài trăm lần lớn hơn. Bắt đầu từ những năm 1970 hầu hết đèn màu chỉ thị, báo hiệu ở máy móc thiết bị đều được thay thế bằng đèn LED màu. Người ta nghĩ rằng nếu có cách nào để có đèn LED phát ra ánh sáng trắng để chiếu sáng thì vô cùng có lợi. Nhưng về nguyên tắc, ánh sáng ở mỗi đèn LED phát ra do sự nhảy từ hai mức năng lượng nhất định ở hai bán dẫn tiếp xúc nhau của đèn LED đó, vì vậy mỗi LED chỉ cho một màu xác định. Không thể tạo ra nhiều mức năng lượng gần nhau để LED đồng thời phát ra nhiều màu tạo thành màu trắng. Nhưng đến năm 1993 Shuji Nakamura đã chế tạo được đèn LED cho ánh sáng xanh lam rất sáng đã hé mở ra nhiều cách từ LED tạo ra ánh sáng trắng. Một số cách chủ yếu như sau: - Dùng ba LED màu đỏ, lục, lam (RGB - red, green, blue), trộn bao màu lại với nhau, có được ánh sáng trắng. - Dùng LED màu lam có phủ lớp photpho mỏng. Ánh sáng màu lam do LED phát ra kích thích photpho phát ra hai màu đỏ và lục. Hai màu này cộng với màu lam còn lại sau khi truyền qua lớp photpho cho ra màu trắng vì đó chính là tổ hợp RGB cộng lại. - Dùng LED phát ra tử ngoại, chiếu vào phôtpho để kích thích phát ra ánh sáng trắng tương tự như ở đèn compăc. - Dùng OLED tức là LED hữu cơ. Vì là chất hữu cơ nên dễ tạo ra trong đó những hạt phát ra ánh sáng lục, ánh sáng đỏ và ánh sáng lam. Tổng hợp ánh sáng phát ra từ ba loại hạt đó cho ra ánh sáng trắng. Hiện naycách dùng LED màu lam có phủ lớp phôtpho để cho ánh sáng màu lục và màu đỏ cộng lại thành ánh sáng trắng là đơn giản, phổ cập, có hiệu quả hơn cả. Hầu hết LED trắng đang dùng hiện nay là được chế tạo theo cách này. Tuy nhiên nhiều cách chế tạo LED trắng khác đang được đẩy mạnh nghiên cứu nhằm làm cho cách chiếu sáng bằng LED có nhiều ưu việt hơn. IV. Khả năng và ứng dụng của đèn LED hiện nay 1. Đèn LED màu Đối với đèn màu, ưu việt nhất của đèn LED là trực tiếp cho được màu mong muốn, không cần lọc, rất tiết kiệm điện. Thí dụ trước đây đèn xanh, đèn đỏ, đèn vàng ở nút giao thông bên trong là một bóng đèn sợi đốt cỡ 140W, bên ngoài là một cái hộp kín có khoét lỗ tròn đặt kính lọc màu. Bây giờ thay bằng cách các đèn LED trực tiếp cho ra màu xanh, màu đỏ, màu vàng công suất chỉ 14W, nghĩa là chỉ bằng 1/10 công suất của đèn sợi đốt. Đèn LED lại dễ dàng bật tắt nhanh, nhiều lần không chậm chạp và mau hỏng như đèn compăc. Các loại đèn hậu, đèn xi nhan của xe ô tô ở Châu Âu hiện nay trên 80% là dùng đèn LED, rất tiết kiệm xăng, hầu như không phải thay đèn, cả đời xe chỉ dùng một đời đèn. Tương tự, trang trí ở các show - room người ta dùng đèn LED màu sắc rực rỡ hơn, rất ít tốn điện hơn và đặc biệt là không nóng. 2. Đèn LED trắng Hiện nay hiệu suất phát sáng của đèn LED trắng mới xấp xỉ bằng hiệu suất phát sáng ở đèn huỳnh quang compăc nhưng có nhiều uư việt nổi bật so với đèn compăc. 1. Đèn LED không có sợi đốt nên không lo bị đứt, không có khí bên trong nên không dễ bị suy thoái, không có điện cực phóng điện nên không dễ bị hư hỏng. 2. Tuổi thọ trung bình của đèn LED là 100.000 giờ, mười lần hơn tuổi thọ của đèn compăc. Nói chung tuổi thọ 100.000 giờ có nghĩa là nếu dùng đèn 24 giờ một ngày, mỗi tuần dùng 7 ngày thì bóng đèn LED có thể dùng 11 năm mới hỏng. Đèn chỉ có hai điện cực làm việc với điện thế thấp một chiều cỡ dưới 5V, chỉ cần tạo ra được dòng điện nhỏ chạy qua là thắp sáng được đèn. Do đó sử dụng ít nguy hiểm, dễ dàng sử dụng với những nguồn điện là ăcquy, là điện tái tạo như pin mặt trời, pin nhiệt điện, thủy điện nhỏ, điện gió … Điện áp nếu bị thay đổi ít nhiều thì đèn sáng ít hay sáng nhiều hơn chứ không dễ bị hư hỏng, không làm việc được như đèn compăc. Đây là đèn lý tưởng để chiếu sáng nhờ pin mặt trời Đèn compăc cũng tiết kiệm điện như đèn LED nhưng cồng kềnh dễ vỡ hơn, đặc biệt là khi nguồn điện thấp như ăcquy phải có bộ điện tử phức tạp để nâng cao điện thế mới mồi, tạo ra phóng điện được. Bộ phận này rất hay hỏng nhất là khi điện thế bị sụt xuống. Các đèn chiếu sáng cầm tay dùng pin hay ăcquy trong mấy năm gần đây đều chuyển sang dùng đèn LED trắng. Hiện nay, đã bắt đầu phổ biến loại đèn LED trắng “tự trị”. Thí dụ để thắp sáng đường đi vào ban đêm, người ta dùng một tấm nhỏ pin mặt trời, ban ngày lấy điện nạp vào ăcquy hoặc siêu tụ điện ban đêm điện chứa ở ăcquy, ở siêu tụ được dùng để thắp sáng đèn LED trắng. Cách thắp sáng này không cần đến điện lưới, không cần nối với dây điện ngoằn ngoèo từ ngoài đến, ít phải bảo quản kỹ thuật chỉ lo bảo vệ cho khỏi mất. 3. Không như ở cuối thế kỷ XX, sang đến đầu thế kỷ XXI người ta đã chế tạo được đèn LED trắng đủ loại công suất đáp ứng nhiều yêu cầu chiếu sáng: đèn LED trắng để thắp sáng ở gia đình, ở công xưởng, ở đèn trước của xe ôtô, đèn ở đầu tàu hoả, thắp sáng đèn đường… Xét từng bóng đèn LED trắng thì công suất nhỏ nhất cỡ 0,1W; loại lớn nhất cỡ 1W. Để có độ sáng mong muốn, cách đơn giản nhất hiện nay là ghép nhiều bóng LED trắng lại. Thí dụ để thay thế đèn huỳnh quang 40W, có thể ghép 40 đèn LED trắng 1W vẫn tiết kiệm được như cũ nhưng lâu bền hơn gấp 10 lần, tính tất cả các mặt thì chi phí thấp hơn. Có thể tham khảo vài thông tin gần đây về chiếu sáng bằng LED: Ngày 23 tháng 10 năm 2006 ở Anh đã có thông báo là cung điện Buckingham về mùa đông sẽ được chiếu sáng cả vào ban ngày vì khách du lịch phàn nàn rằng trời nhiều mây u ám, không thắp đèn thì không nhìn thấy cung điện. Nhưng để tiết kiệm, cung điện Buckingham sẽ được chiếu sáng bằng LED. Trung Quốc đã có kế hoạch chiếu sáng bằng đèn LED cả bên trong lẫn bên ngoài các toà nhà nhân dịp Olympic 2008 và từ đó về sau đẩy mạnh việc chiếu sáng bằng LED thay các cách chiếu sáng khác hiện nay. Nếu trước đây hơn 15 năm, các nước tiên tiến hô hào tiết kiệm điện chiếu sáng bằng cách dùng đèn compăc còn ở nước ta mãi đến vài năm gần đây mới tuyên truyền dùng đèn compăc. Hiện nay các nước tiên tiến đang đẩy mạnh kế hoạch chiếu sáng bằng LED và hy vọng đến năm 2025 trên 50% đèn chiếu sáng là LED. Nên chăng các nhà hoạch định chính sách tổ chức nghiên cứu cụ thể lợi hại các mặt để không phải 15 năm nữa mà ngay từ bây giờ đẩy mạnh việc chiếu sáng bằng LED ở nước ta. Cách mac tro cho led dung dien 12V Để led có độ sáng tốt nhất và giữ cho nó có tuổi thọ cao thì dòng qua nó tốt nhất là 15 mA. Vì thế bạn cứ cho thông số dòng qua led là 15 mA. Mà bạn có 100 con led mắc song song với nhau và nguồn cung cấp có dòng 10A, thi bạn có dòng qua mỗi con led chưa có điện trở là = 10A/100led=100mA. Và với điện áp 12v thì ban có dòng qua led = U/R. mà mình chọn dòng qua led là 15mA nên R=U/Iled=15V/0,015A=1000(Ohm)= 1k(ohm). Chúc bạn thành công! http://www.ant7.com/forum/forum_posts.asp?TID=7315&PN=1#ixzz0yOHuYaH3 Mình hoàn toàn đồng ý với cách tính trở hạn dòng của bạn truongki87. Bạn cũng nên chú ý nếu bạn dùng trở hạn dòng quá lớn thì có thể led không sáng. Còn với LED thông thường mình hay tính dòng qua led cỡ 10mA, sụt áp trên led cỡ 2.5V. Chúc bạn thành công! : http://www.ant7.com/forum/forum_posts.asp?TID=7315&PN=1#ixzz0yOI4CNgb Led Và Điện trở Các anh/chị cho em hỏi, tại sao khi nắp đèn led vào nguồn điện luôn luôn gắn kém với 1 điện trở. Và làm sao để ta biết được số điện trở cần dùng cho x đèn led, chỉ số của điện trở cho một mạch điện đó với một nguồn điện tương đối lớn. . Em xin cảm ơn rất nhiều Trích: Nguyên văn bởi toilamoc Các anh/chị cho em hỏi, tại sao khi nắp đèn led vào nguồn điện luôn luôn gắn kém với 1 điện trở. Và làm sao để ta biết được số điện trở cần dùng cho x đèn led, chỉ số của điện trở cho một mạch điện đó với một nguồn điện tương đối lớn. . Em xin cảm ơn rất nhiều lắp trở để hạn dòng qua led. không thì dòng lớn quá dẫn đến cháy led. thường dòng qua led khoảng 20mA là sáng. dựa vào đó để tính điện trở nối tiếp theo công thức r=u/i . nhớ trừ điện áp giữa hai chân led khoảng 1V cái này thì tùy vào màu của từng led nữa. Trước hết là phải dựa vào điện áp làm việc của đèn chứ! Mỗi màu (xanh, đỏ, vàng ), mỗi loại (sáng mờ, trong, siêu sáng, ), . thì có áp dùng khác nhau. Vd: led xanh trong 3mm có áp dùng khoảng trên dưới 3V3. Nếu có nguồn 3V3 (từ máy tính chằng hạn) thì đâu cần điện trở làm gì. Nếu dùng áp lớn hơn thì cần thêm con trở để nó chia bớt áp cho. Cái này cũng giống như sức mình bê được bao gạo 50kg, người ta tống cho 100kg thì mình phải kêu thêm thằng khác gánh đỡ phần nào đó mà. Việc tính toán điện trở chỉ là phép trừ thôi mà, led gánh được bao nhiêu thì gánh, còn lại trở gánh cho, tất nhiên phần "gạo" dư này, trở sẽ "ăn" giùm luôn. __________________ !e Trích: Nguyên văn bởi hungvt lắp trở để hạn dòng qua led. không thì dòng lớn quá dẫn đến cháy led. thường dòng qua led khoảng 20mA là sáng. dựa vào đó để tính điện trở nối tiếp theo công thức r=u/i . nhớ trừ điện áp giữa hai chân led khoảng 1V bạn cấp nguồn cho led 1V vậy nó ra đèn đom đóm à. __________________ CAO VĂN HƯỞNG. http://Webdien.com Trích: Nguyên văn bởi zemen Trước hết là phải dựa vào điện áp làm việc của đèn chứ! Mỗi màu (xanh, đỏ, vàng ), mỗi loại (sáng mờ, trong, siêu sáng, ), . thì có áp dùng khác nhau. Vd: led xanh trong 3mm có áp dùng khoảng trên dưới 3V3. Nếu có nguồn 3V3 (từ máy tính chằng hạn) thì đâu cần điện trở làm gì. Nếu dùng áp lớn hơn thì cần thêm con trở để nó chia bớt áp cho. Cái này cũng giống như sức mình bê được bao gạo 50kg, người ta tống cho 100kg thì mình phải kêu thêm thằng khác gánh đỡ phần nào đó mà. Việc tính toán điện trở chỉ là phép trừ thôi mà, led gánh được bao nhiêu thì gánh, còn lại trở gánh cho, tất nhiên phần "gạo" dư này, trở sẽ "ăn" giùm luôn. Cho tớ hỏi cái này. Với con LED 3.3V mà bác dùng 3.3V từ máy tính thì dòng điện đi qua LED là bao nhiêu (nếu bác không có điện trở) ? Trích: Nguyên văn bởi toilamoc Các anh/chị cho em hỏi, tại sao khi nắp đèn led vào nguồn điện luôn luôn gắn kém với 1 điện trở. Và làm sao để ta biết được số điện trở cần dùng cho x đèn led, chỉ số của điện trở cho một mạch điện đó với một nguồn điện tương đối lớn. . Em xin cảm ơn rất nhiều Cách tính như sau: giá trị điện trở = ( điện áp nguồn - điện áp chuyển tiếp của led) / dòng qua LED. Lưu ý điện áp chuyển tiếp với led có màu xanh ~ 3.3V. màu đỏ ~2.3V. màu vàng 2.1V ( đây là loại led siêu sáng CREE) ( tùy vào loại led nhà cung cấp nữa). Dòng qua led tùy thuộc vào người thiết kế cần độ sáng bao nhiêu. Nếu cho sáng liên lục thì dòng qua led tối đa thường 25mA. để tuổi thọ led được lâu và đảm bảo thường chọn = 15mA. Ví dụ: mắc led màu đỏ siêu sáng vào nguồn 5V một chiều -> cách tính: R = (5V -2.3V)/0.015 = 180. Vậy ta cần lắp một điện trở 180R nối tiếp với LED. Và LED rất rất sáng. Để giảm cường độ sáng đi ta có thể tính toán bằng cách giảm dòng qua led xuống. Điện trở thường áp dụng với tất cả các loại led người ta hay chọn giá trị 330R - 470R cho nguồn 5V. Quantum Dot và Transistor một điện tử Khi nghiên cứu các cấu trúc thấp chiều, cụ thể là cấu trúc không chiều, các nhà khoa học đã phát hiện ra nhiều tính chất kì lạ và hữu dụng của vật liệu để có thể tạo nên những phần tử cơ bản của vi điện tử trong tương lai, như chấm lượng tử, transistor một điện tử . Với những ưu điểm nổi bật, chúng sẽ làm thay đổi bộ mặt của ngành điện tử viễn thông và công nghệ thông tin, tạo ra một cuộc cách mạng mới trong tương lai. Tạ Xuân Hưng, Trần Lan Anh Lê Xuân Trung, Cao Minh Thắng Nguyễn Ái Việt, Lê Minh Thanh Giới thiệu Bước sang thế kỷ 21, các nước trên thế giới đang tích cực nghiên cứu và chuẩn bị cho ra đời một lĩnh vực khoa học công nghệ mới mà tầm cỡ của nó được đánh giá ngang tầm với các cuộc cách mạng công nghiệp trong lịch sử, đó là công nghệ nano [1-4]. Khi nghiên cứu các cấu trúc thấp chiều, cụ thể là cấu trúc không chiều, các nhà khoa học đã phát hiện ra nhiều tính chất kì lạ và hữu dụng của vật liệu để có thể tạo nên những phần tử cơ bản của vi điện tử trong tương lai, như chấm lượng tử, transistor một điện tử . Với những ưu điểm nổi bật, chúng sẽ làm thay đổi bộ mặt của ngành điện tử viễn thông và công nghệ thông tin, tạo ra một cuộc cách mạng mới trong tương lai. Hệ bán dẫn thấp chiều: Cấu trúc thấp chiều hình thành khi ta hạn chế không gian thành một mặt phẳng, một đường thẳng hay một điểm, tức là ta hạn chế chuyển động của các electron theo ít nhất là một hướng trong phạm vi khoảng cách cỡ bước sóng deBroglie của nó (cỡ nm). Người ta tạo ra được cấu trúc điện tử hai chiều (hay giếng thế lượng tử- quantum well) bằng cách tạo một lớp bán dẫn mỏng, phẳng, nằm kẹp giữa hai lớp bán dẫn khác có độ rộng vùng cấm lớn hơn. Các electron bị giam trong lớp mỏng ở giữa (cỡ vài lớp đơn tinh thể) và như vậy chuyển động của chúng là chuyển động hai chiều, còn sự chuyển động theo chiều thứ ba đã bị lượng tử hoá mạnh. Tiếp tục như vậy, ta có thể hình thành nên cấu trúc một chiều (quantum wire-dây lượng tử) và cấu trúc không chiều (quantum dot-chấm lượng tử). Các cấu trúc thấp chiều có nhiều tính chất mới lạ so với cấu trúc thông thường, cả về [...]... đó quantum dot thường được gọi là nguyên tử nhân tạo, siêu nguyên tử hay nguyên tử quantum dot Tính chất Giống như nguyên tử, các mức năng lượng trong quantum dot bị lượng tử hoá hoàn toàn Tuy nhiên, quantum dot có ưu điểm nổi bật so với nguyên tử là có thể thay đổi kích thước, hình dạng, cũng như số lượng electron trong nó Và do đó, với quantum dot, ta có thể mô phỏng toàn bộ bảng hệ thống tu n hoàn... Điện trở của quantum dot tu n theo công thức Landaur: R=h/Ne2i (với i là số mức năng lượng trong quantum dot) Quantum dot có nhiều tính chất quang học kì lạ: quantum dot hấp thụ ánh sáng rồi lại nhanh chóng phát xạ nhưng với màu sắc khác Vì kích thước bé nên chỉ điều chỉnh kích thước một chút thì khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng của quantum dot đã biến đổi khá rõ Bởi vậy nên quantum dot có độ nhạy... việc thiết kế các ma trận quantum dot để chúng hoạt động theo những chức năng mà ta mong muốn Các tế bào quantum dot cũng rất nhạy với nhiễu Mặc dù quantum dot đã được chế tạo trong phòng thí nghiệm nhưng, tế bào quantum dot vẫn chỉ là trên lý thuyết Hình 5 Tế bào Quantum dot Kết luận Những vấn đề đã nêu ở trên đây cho chúng ta có được những cái nhìn khái quát về quantum-dot, transistor một điện tử... A.R.Long, Physics of Nanostructures, Proc Scottish Univ Summer School in Phys, St Adrews, July-August, 1991 NATO Advanced Study Institude, SUSSP Publications and IOP Publishing Ltd, 1992 [2] Nanotechnology Revolution, Unbounding the Future, Foresight Institude [3] Nanotechnology, http://www.foresight.org [4] News and discussion of coming Technology, http://nanodot.org [5] J.Preskil,Quantum Computation, Course... độ trạng thái Quantum dot Khái niệm Quantum dot [6-10] là một hạt nhỏ, kích thước cỡ nm (10-9m), có thể chứa từ 1-1000 electron Người ta có thể điều khiển cấu tạo, kích thước, hình dáng của quantum dot, và số lượng các electron bên trong nó, cũng như điều khiển sự tương tác giữa các quantum dot một cách chính xác nhờ sử dụng các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ chế tạo nano Trong quantum dot, electron... phát xạ, quantum dot còn có thể được chế tạo sao cho có một quang phổ tối ưu với nhiều màu sắc mà ta muốn có Ta có thể điều chỉnh để quantum dot có thể hấp thụ ánh sáng cho trước trong một dải phổ rộng, do đó chỉ cần dùng những nguồn sáng đơn giản, rẻ tiền như đèn, laser, LED để làm nguồn kích thích cho quantum dot Ngược lại, bằng một từ trường thích hợp, ta lại có thể điều khiển quantum dot chỉ hấp... Physics and materials Properties, Springer, 1996 [7] L.Banyai and S.W.Koch, Semiconductor Quantum Dots, World Scientific, 1993 [8] U.Woggon, Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots, springer, 1993 [9] A.Shile, Quantum Wells, Physics and Electronics of Two-dimentional Systems, World Scientific, 1998 [10] Tunneling and its Implications, Eds D.Mugnai, A.Ranfagni, and L.S.Shulman Proc.Adriatico Research... Và do đó, ta có thể xây dựng nên các bộ nhớ có dung lượng khổng lồ, tốc độ ghi đọc cực nhanh và kích thước siêu gọn Người ta tổ chức các quantum dot thành các tế bào, mỗi tế bào gồm có năm quantum dot Các tế bào lại được tổ chức thành mảng, thành ma trận quantum dot hoạt động như một linh kiện đơn, thực hiện các chức năng có độ phức tạp rất cao, và đưa kết quả tới đầu ra trong một khoảng thời gian... Cấu tạo của SET gồm có: - Một giếng lượng tử được tạo bởi 2 tiếp giáp thông hầm (tunnel junction) nối tiếp với nhau bằng một Island (đảo) ở giữa, cực cửa G được gắn trực tiếp vào lớp này - SET có thể được sử dụng như một chuyển mạch được điều chỉnh bằng điện áp đặt lên cực G - SET có khả năng giam giữ một hoặc vài electron tu vào điện áp điều khiển Hình 3 Mô hình và sơ đồ tương đương của SET Nguyên lý... đó sẽ chuyển sang cực D Như vậy, từng electron sẽ được chuyển từ cực nguồn sang cực máng dưới sự điều khiển của Vgate Hình 4 Nguyên lý hoạt động của SET Những ứng dụng của quantum dot và SET Ưu điểm nổi bật của các linh kiện quantum dot là kích thước vô cùng nhỏ, tiêu thụ rất ít năng lượng và tốc độ hoạt động cực nhanh Với các mạch điện tử nano, chúng ta không còn gặp phải các vấn đề về tỏa nhiệt, cách . hay nguyên tử quantum dot. Tính chất Giống như nguyên tử, các mức năng lượng trong quantum dot bị lượng tử hoá hoàn toàn. Tuy nhiên, quantum dot có ưu điểm. electron trong nó. Và do đó, với quantum dot, ta có thể mô phỏng toàn bộ bảng hệ thống tu n hoàn. Điện trở của quantum dot tu n theo công thức Landaur: R=h/Ne2i