Đèn LED không thể thiếu trong quá trình xử lý hình ảnh. Cho đến khi đèn LED phát triển đã có nhiều hình thức và công nghệ khác nhau được áp dụng để chiếu sáng.

Hiểu được nguyên lý và đặc điểm của sự phát xạ ánh sáng sẽ giúp bạn kiểm tra ổn định hơn. Bài viết này giới thiệu lịch sử chiếu sáng từ khi ra đời cho đến hiện tại.

Lịch sử ánh sáng (Chiếu sáng)

Từ ánh sáng mặt trời chói chang đến ánh trăng thơ mộng, con người thời cổ đại đã sử dụng ánh sáng tự nhiên này làm phương pháp chiếu sáng duy nhất để duy trì sự sống. Theo thời gian, các kỹ thuật chiếu sáng nhân tạo đã có sẵn để biến đêm tối thành những giờ sinh hoạt bổ sung, bao gồm lửa trần, đuốc, quạt và ánh sáng nến.

Sau đó, một số ánh sáng khác nhau lần lượt xuất hiện. Đèn dầu cung cấp cho con người ánh sáng rực rỡ một cách thuận tiện thay thế cho nguồn sáng ban đầu là lửa và đuốc. Tiếp theo là đèn gas và đèn điện, được đưa vào sử dụng thực tế trong cuộc Cách mạng Công nghiệp. Do những công nghệ này, đã có một cuộc chiến giành quyền thống trị thị trường giữa khí đốt và điện.

Lịch sử của ánh sáng: Từ ngọn lửa trần đến đèn LED

Từ đèn hồ quang đến đèn sợi đốt

Mọi người bị choáng ngợp bởi đèn hồ quang carbon, một loại đèn điện thời kỳ đầu cung cấp ánh sáng “sáng như ánh sáng ban ngày”. Sau đó, Thomas Edison đã phát minh ra đèn sợi đốt (bóng đèn carbon, phát ra ánh sáng vàng), tiếp theo là bóng đèn vonfram nhỏ hơn và sáng hơn (phát ra ánh sáng trắng). Tiếp theo, Edison sử dụng tre Nhật Bản làm dây tóc cho bóng đèn carbon trong khi dây tóc kim loại có điểm nóng chảy cao được sử dụng cho bóng đèn vonfram.

Theo sau bóng đèn vonfram là sự cải tiến của hai cá nhân người Nhật Bản: Junichi Miura và Kitsuzi Fuwa. Miura đã phát minh ra cấu trúc cuộn dây sắp xếp các sợi dây tóc theo cấu hình xoắn ốc. Fuwa đã thành công trong việc chế tạo bóng đèn thủy tinh mờ để khuếch tán và làm dịu ánh sáng (phủ sương bên trong). Hiệu quả và chất lượng chiếu sáng cao đã thúc đẩy nhu cầu sử dụng đèn điện tăng lên.

Sự phát triển của đèn điện: ánh sáng hồ quang, bóng đèn carbon, bóng đèn vonfram

Kỷ nguyên phát quang (Huỳnh quang)

Sự thống trị của đèn sợi đốt trên thị trường chiếu sáng đã được thay thế bởi đèn huỳnh quang. Sau khi được phát triển vào năm 1938, bởi một kỹ sư người Mỹ tên là George E. Inman, sự nhận biết của đèn huỳnh quang đã tăng lên. Vào thời đó, đèn huỳnh quang hoạt động bằng cách chuyển đổi ánh sáng cực tím (ánh sáng không nhìn thấy) được tạo ra từ sự phóng điện giữa hai điện cực trong hơi thủy ngân thành ánh sáng nhìn thấy thông qua vật liệu huỳnh quang phủ trên bề mặt bên trong của ống thủy tinh. Sau đó, các nguyên tố được sử dụng trong quá trình này được chuyển từ thủy ngân sang kim loại có hiệu suất phát sáng cao, nhưng nguyên lý cơ bản của sự phát xạ ánh sáng không thay đổi. Đèn huỳnh quang “tiết kiệm năng lượng, trắng và sáng” lan truyền nhanh chóng vào những năm 1960.

Trong khi đèn dầu, đèn gas và đèn sợi đốt phát ra ánh sáng bằng cách sinh nhiệt (bức xạ nhiệt) thì đèn huỳnh quang sử dụng sự phát quang do phóng điện. Đây là cách mà kỷ nguyên phát quang bắt đầu.

Cơ chế và phương pháp phát sáng của đèn huỳnh quang đời đầu

Sự thay đổi từ “Số lượng” sang “Chất lượng”

Sau khi đèn huỳnh quang đáp ứng nhu cầu về “số lượng” trên thị trường chiếu sáng, trọng tâm chuyển sang “chất lượng”. Ngoài các loại đèn hình tròn và thẳng, các loại khác đã được phát triển như loại phát ra ánh sáng ba bước sóng.

Loại ánh sáng này cho phép cả hiệu suất phát sáng cao và đặc tính hoàn màu cao trong khi vẫn duy trì loại bóng đèn compact với mức tiêu thụ điện năng thấp.

Việc theo đuổi ánh sáng chất lượng cao cũng đã được quan sát thấy trong các lĩnh vực khác (không huỳnh quang). Đèn HID (phóng điện cường độ cao) có thể phát ra ánh sáng sáng hơn hàng chục lần so với đèn huỳnh quang và thường được sử dụng để chiếu sáng ngoài trời, bao gồm đường phố, đường xá, tòa nhà và sân chơi bóng. Ngoài ra, trong lĩnh vực đèn sợi đốt, bóng đèn halogen và krypton hiệu suất cao, tuổi thọ cao đã được phát triển. Đèn sợi đốt được cho là một loại ánh sáng nhân tạo gần giống với ánh sáng mặt trời nhất. Màu sắc ấm áp của chúng có hiệu quả trong việc kích thích sự thèm ăn và tạo ra một bầu không khí thư giãn.

Các hình dạng khác nhau của nguồn sáng

Sự xuất hiện của đèn LED

Đèn LED (Điốt phát quang) là hệ thống chiếu sáng thế hệ tiếp theo có hiệu quả tiết kiệm năng lượng tốt hơn so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang. Đèn LED bao gồm hai loại chất bán dẫn, P (dương) và N (âm), và được thiết kế để phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua chúng. Đèn LED màu đỏ và xanh lá cây đã được sử dụng từ những năm 1960 và đèn LED màu xanh dương cường độ cao xuất hiện vào năm 1993. Sự phát triển của đèn LED trắng tiếp theo vào năm 1996, tạo ra một loạt các ứng dụng.

Đèn LED chủ yếu được phân thành các loại vỏ và chip. Loại vỏ phát ra ánh sáng thẳng (sáng khi nhìn thẳng từ phía trước) trong khi loại chip khuếch tán ánh sáng theo chiều ngang. Cái trước thường được sử dụng cho đèn giao thông và cái sau để chiếu sáng nền cho màn hình LCD điện thoại di động. Ngoài các loại này, còn có loại phẳng với độ trực tiếp và độ khuếch tán cân bằng tốt. Đèn LED có nhiều ưu điểm khác nhau, bao gồm tiêu thụ điện năng thấp, vòng đời dài (khoảng 40.000 giờ), phát thải CO2 thấp và các phần tử phát ra ánh sáng nhỏ như hạt gạo. Những ưu điểm này làm cho đèn LED cũng thích hợp để giảm kích thước và trọng lượng của vật phẩm. Hơn nữa, đèn LED thân thiện với môi trường do phát xạ tia cực tím và tia hồng ngoại thấp.

Cơ chế và tính năng của các nguồn sáng khác nhau

Các loại và tính năng của điốt phát quang

Hình thức chiếu sáng trong tương lai: LED, điện phát quang & ánh sáng tự nhiên

Tương lai của chiếu sáng sẽ không chỉ được phát triển bằng cách sử dụng đèn LED, mà còn cả EL hữu cơ (Electro Luminescence). EL là nguồn sáng loại tấm cung cấp ánh sáng bề mặt, không giống như đèn LED là nguồn sáng điểm.

Do đặc tính nhẹ và có thể uốn cong, các ứng dụng của nó đã được mở rộng sang các lĩnh vực như giấy và màn hình điện tử. Trong tương lai, các bức tường và trần nhà phát sáng cũng dự kiến ​​sẽ được phát triển.

Những tiến bộ cũng đã được thấy trong hệ thống chiếu sáng mặt trời sử dụng hiệu quả ánh sáng tự nhiên, nguồn gốc của chiếu sáng. Ánh sáng tự nhiên được xem như năng lượng sạch tối ưu để tạo ra một không gian được chiếu sáng thoải mái. Sự chú ý ngày càng tăng cũng được thu hút đến sức mạnh tổng hợp giữa “công nghệ quang tử” hiện đại như đèn LED, EL hữu cơ và chùm tia laze.

Cơ chế EL hữu cơ (Điện phát quang)