Đèn led, viết tắt của từ diode phát quang (Light-emitting diode), hiện là công nghệ chiếu sáng tiết kiệm điện năng nhất và được sử dụng rộng rãi từ dân dụng đến công nghiệp; đồng thời cũng là công nghệ có sự phát triển nhanh nhất khi so sánh dòng đời phát triển công nghiệp. Đèn led là một dạng bán dẫn phát sáng khi có dòng điện đi qua, khi đó phần lớn công suất điện sẽ chuyển thành ánh sáng mà ít sản sinh ra nhiệt. Một bóng đèn led có kích thước khoảng 1mm và phát ra ánh sáng định hướng theo hướng của wafer; do đó, trong 1 bóng đèn led thường sẽ có nhiều chip led sắp xếp theo cùng 1 hướng và tập trung tạo thành 1 nguồn sáng đồng nhất. Hãy cùng nhau điểm qua các cột mốc đáng nhớ trong lịch sử đèn led nào các bạn!

Sự phát triển của khái niệm "điện quang học" (electroluminescence)

Khái niệm "điện quang học" dùng để chỉ hiện tượng vật phát sáng khi có dòng điện đi qua. Khái niệm này chính dùng cho đèn led khi trong 1 thí nghiệm năm 1907, Henry Joseph Round quan sát thấy hiện tượng phát sáng của Silicon Carbide khi có dòng điện đi qua. Tuy nhiên, ánh sáng ban đầu này chỉ là ánh sáng vàng quá yếu ớt. Phát hiện này bị quên lãng đến tận năm 1920 khi Bernhard Gudden và Robert Wichard Pohl sử dụng Zinc Sulphide cùng Copper để tái tạo lại hiện tượng điện quang học. Tuy nhiên, họ cũng chỉ dừng lại với kết quả là ánh sáng yếu ớt không đủ để tạo ra luồng sáng đáng kể. 

Trong khoảng thời gian trên, năm 1927, nhà sáng chế người Nga tên Oleg Lesev cũng đã báo cáo về hiện tượng "điện quang học". Năm 1936 George Destriau đã xuất bản 1 báo cáo hoàn chỉnh về các hiện tượng phát sáng của bột kẽm sulphat (Zinc Sulphide) khi dòng điện đi qua và chính thức gọi tên hiện tượng này là điện quang học (electroluminescence).

Năm 1952, giáo sư Kurt Lechovec đã sử dụng lí thuyết Losevs để giải thích hiện tượng điện quang học trên lý thuyết. Sau đó, năm 1958, Egon Loebner và Rubin Braustein tạo ra đèn led màu xanh dương.

Đột phá trong nghiên cứu, đèn led lần đầu tiên trong lịch sử có thể "nhìn thấy được"

Năm 1961, Robert Biard và Gary Pittman phát minh ra đèn led hồng ngoại khi đang làm việc tại viện nghiên cứu của Texas Instrument. Tuy nhiên tại thời điểm ấy, con người chưa biết cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại và nó cũng không thể nhìn bằng mắt thường. Đây là phát minh ngẫu nhiên khi cả hai đang nỗ lực nghiên cứu về diode tạo tia laser. Trong khoảng những năm 1950 đã có rất nhiều nghiên cứu thử nghiệm bán dẫn Gallium Arsenide để tạo ánh sáng, cho đến năm 1962, Nick Holonyak phát minh ra cách tạo ra ánh sáng màu đỏ từ đèn led. Đèn led màu đỏ được Holonyak phát minh trong quá trình làm việc tại GE. Đây có thể được xem là đèn led đầu tiên vì nó tạo ra ánh sáng có thể nhìn thấy được và đủ độ sáng nhất định. Holonyak được phong là "cha đẻ của đèn led" và rất nhanh chóng, bóng đèn đỏ này được dùng làm đèn quang báo cho các mạch điện của GE.

Sau đó, nhiều thí nghiệm của Holonyak được phát triển và người ta nhận thấy sự kết hợp giữa Gallium Arsenide Phosphide trên nền của Gallium Arsenide giúp tạo ra ánh sáng mạnh hơn. Rất nhanh sau đó, đèn led màu cam được tạo ra. NĂm 1964, IBM bắt đầu sử dụng các bóng led đỏ trên các mạch điện của máy tính đầu tiên. Năm 1968, đến lượt HP dùng LED vào trong các máy tính của hãng. Năm 1971 bóng led màu xanh dương được phát minh bởi Edward Miller và Jacques Pankove.

Năm 1972, kĩ sư điện George Craford tại công ty Monsanto sử dụng các chip Gallium Phosphide 1 xanh + 1 đỏ để lần đầu tạo ra đèn led ánh sáng vàng đầu tiên. Và một cách đầy ngẫu nhiên, Monsanto Company đã thay đổi kinh doanh tập trung vào sản xuất đèn led qui mô lớn đầu tiên. Craford cũng là người đầu tiên tạo ra đèn led sáng gấp 10 lần phiên bản đầu tiên của Holonyak. Trong suốt những năm 1970, những nhà khoa học đã bắt đầu tập trung sử dụng Gallium Phosphide và phát triển mạnh công nghệ đèn led cũng như tạo ra các màu khác. Ánh sáng led xanh lá cây được tạo ra trong giai đoạn này.

Cuối những năm 1970, Fairchild Optoelectronics bắt đầu sản xuất các bóng led chi phí rẻ có thể dùng trong quang báo.

Sự ra đời của đèn led siêu sáng và đèn led trắng

Có thể hiểu là thời gian đầu, đèn led chỉ có thể tạo ra các ánh sáng đỏ, xanh, xanh lá, vàng... Các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra được cách chế tạo ra đèn led có ánh sáng trắng hoặc vàng như ánh sáng tự nhiên (gọi chung là ánh sáng trắng đơn sắc). Trong những năm 1980, việc tăng cường nghiên cứu và thử nghiệm chỉ có thể tạo ra các đèn led màu sáng mạnh hơn. Đầu những năm 1990, các nhà khoa học đã sử dụng Indium Gallium Aluminum Phosphide như là vật liệu bán dẫn để tạo ra đèn led siêu sáng màu cam, đỏ, xanh lá và vàng.

Năm 1994, nhà bác học Shuji Nakamura dưới sự bảo trợ của hãng Nichia đã phát minh ra đèn led siêu sáng màu xanh dương sử dụng Gallium Nitride và sau đó là dùng Indium Gallium Nitride làm chất bán dẫn. Việc phát minh ra đèn led siêu sáng màu xanh dương là cơ sở để tạo nên đèn led trắng đơn sắc mà ngày nay được sử dụng rộng rãi. Các nhà khoa học đã phủ lên đèn led xanh một lớp Flourescent Phosphor để khiến đèn led phát ra ánh sáng trắng. Việc tạo ra đèn led ánh sáng trắng sau gần 60 năm nghiên cứu đã giúp nhà bác học Shuji Nakamura đoạt giải Nobel vật lí và Viện năng lượng Mỹ đã tích cực thúc đẩy sự phát triển công nghệ led ngay sau đó để tìm ra cách thương mại hóa đèn led.

Đèn led chúng ta thừa hưởng ngày nay có hiệu quả gấp 6-7 lần so với đèn dây tóc thông thường với độ tiết kiệm điện năng 80% và tuổi thọ gấp 25 lần; đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư nếu được triển khai trên diện tích lớn nhờ tiêu tốn ít điện năng hơn.

Công nghệ LED ngày nay đã tiến bộ đến mức tạo ra được đèn led chiếu ánh sáng cực tiến và siêu cực tím (ánh sáng đen). Nhữn đặc tính ưu việt đã giúp đèn led ngày càng phổ biến và thay thế các công nghệ chiếu sáng khác ở tốc độ thần kỳ.

 Năm 2002, bóng led ánh sáng trắng được thương mại hóa với giá 80-100 bảng Anh. Năm 2008 đèn led bắt đầu phổ biến đến các nhà xưởng, trường học. Đến 2019, các hệ đèn công nghệ cũ đã hoàn toàn bị thay thế, Led lên ngôi trong thế giới chiếu sáng.

Biên soạn: denledmythuat.com theo nguồn Internet