Giải pháp & công nghệ tản nhiệt cho đèn LED

Nguyễn vũ lâm   Nguyễn vũ lâm
Ngày đăng: 29/04/2021
0 bình luận

Công nghệ LED hiện nay ngày càng trở nên phổ biến việc sản xuất và đưa ra thị trường bộ đèn LED chiếu sáng chất lượng đòi hỏi phải trải qua nhiều lần nghiên cứu phân tích tính toán so sánh và thử nghiệm. Luôn tự hào với những nghiên cứu và bài học sương máu về công nghệ để rồi áp dụng thực tiễn những giải pháp công nghệ cải tiến, nhằm nâng cao chất lượng hiệu suất cũng như độ sáng bộ đèn.

 

Mườn tượng hóa bộ đèn được cấu thành từ mạch nguồn là trái tim, chip LED là đôi mắt, thì bộ phận tản nhiệt cũng có thể coi như là lá phổi của một bộ đèn LED chiếu sáng. Để có thể bền bỉ hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt của môi trường thì đòi hỏi tất cả các thành phần cấu thành nên bộ đèn phải chất lượng giống như nhau.

 

Nguyên lý chung của thiết bị chiếu sáng

 

Như chúng ta đã biết thì tất cả những loại thiết bị chiếu sáng khi hoạt động đều sản sinh ra một nhiệt lượng nhất định. Sự tản nhiệt này cũng là một phần quan trọng quyết định đến tuổi thọ của chúng. Khi nguồn LED hoạt động liên tục sẽ dẫn đến LED tỏa nhiệt càng cao thì dẫn đến tuổi thọ của đèn LED sẽ giảm.

Thực tế đèn LED không quá nóng khi để tay gần vì chúng thường không sinh ra nhiệt ở dạng bức xạ hồng ngoại, hay nói cách khác đèn LED sinh ra nhiệt ở bên trong cấu trúc diode bán dẫn (thay vì photon nhiệt) và nhiệt này cần phải được giải phóng thông qua truyền nhiệt và đối lưu. Do đó việc thiết kế bộ đèn cần phải được xem xét những thách thức trong việc giải nhiệt vì nó có tác động đến độ bền, độ ổn định ánh sáng, tuổi thọ, và thậm chí là tính an toàn của đèn. Việc tản nhiệt nhanh hay chậm sẽ quyết định đến sự suy giảm độ sáng và tuổi thọ của đèn. Theo đó nếu hoạt động lâu ở nhiệt độ cao thì cả tuổi thọ và độ sáng đều giảm, dần dần sẽ dẫn đến độ sáng kém không đạt hiệu quả như mong muốn.

 

Giải pháp công nghệ bài toán tản nhiệt cho đèn LED

 

Yêu cầu chung của thiết kế bộ tản nhiệt

 

  • Bộ tản nhiệt của đèn LED phụ thuộc rất nhiều yếu tố từ chất liệu vỏ đèn, công nghệ chip LED cho tới chất lượng vật liệu và kích thước vỏ đèn.
  • Tản nhiệt phải được tạo nên từ những vật liệu truyền dẫn nhiệt tốt như nhôm đồng hợp kim của nhôm đồng, kẽm các vật liệu có hệ số truyền dẫn nhiệt cao…
  • Kiểu dáng thiết kế phải đảm bảo diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường là lớn nhất tùy công suất của từng bộ đèn.
  • Thiết kế mặt hình dạng vây cánh đảm bảo khoảng cách và không gian giữa các vây sao cho quá trình giải và tản nhiệt diễn ra nhanh nhất.
  • Thiết kế phải dựa trên cơ sở truyền dẫn nhiệt, quá trình đối lưu, tuần hoàn di chuyển và chuyển pha trạng thái khi tiếp xúc với không khí.

 

Các kiểu thiết kế thông dụng

 

+ Kiểu tản nhiệt cánh

 

Giải pháp & công nghệ tản nhiệt cho đèn LED 1

 

+ Kiểu tản nhiệt hoa hướng dương

 

Giải pháp & công nghệ tản nhiệt cho đèn LED 2

 

+ Kiểu tản nhiệt nhôm xẻ rãnh

 

Giải pháp & công nghệ tản nhiệt cho đèn LED 3

 

+ Kiểu tản nhiệt cold forged thế hệ mới

 

Giải pháp & công nghệ tản nhiệt cho đèn LED 4

 

 

3 Cách TRUYỀN DẪN nhiệt tiêu tán năng lượng

 

+ Truyền dẫn nhiệt NÂNG CAO (Dẫn nhiệt bề mặt)

 

Đặc điểm kiểu truyền nhiệt này là truyền nhiệt từ chất rắn sang chất rắn nghĩa là bề mặt tiếp xúc của tản nhiệt với chip LED là lớn nhất, bề mặt các cánh vây tản nhiệt đảm bảo kích thước độ dày khoảng cách cũng như số lượng.

☞ Mô tả theo nguyên lý truyền dẫn nhiệt thì nhiệt sẽ truyền từ nơi có nhiệt độ cao về nơi có nhiệt độ thấp, hiệu quả nhất là các vật liệu phải đồng cơ lý tính cùng tiếp xúc với một nguồn nhiệt cố định

Khi đèn sáng chip LED sẽ phát sinh là một nhiệt lượng theo nguyên lý ở trên nhiệt tại vị trí xung quanh chip LED sẽ truyền và lan tỏa đến bộ tản nhiệt, mức độ truyền dẫn cao hay thấp phụ thuộc vào cơ tính vật liệu và bề mặt tiếp giáp giữa chip LED và bộ tản nhiệt, tại vị trí tiếp giáp này yêu cầu giữa hai bề mặt phải nhẵn mịn không mấp mô gồ ghề độ nhám bề mặt nhỏ nhất, để tăng hiệu quả truyền nhiệt ta sử dụng loại keo tản nhiệt, chất kết dính dẫn nhiệt tốt.

 

Công nghệ truyền dẫn nhiệt bề mặt

 

+ Truyền dẫn nhiệt ĐỐI LƯU (Chuyển pha trạng thái)

 

Cũng tuân theo nguyên lý truyền dẫn nhiệt, truyền nhiệt từ chất rắn sang chất lỏng chuyển động mà hình thức truyền dẫn này bộ tản nhiệt có đặc điểm vật liệu đồng nhất, số lượng khoảng trống lớn, đảm bảo kích thước số lượng cũng như độ dày mỏng cánh vây tản nhiệt. Vây giúp ích vì chúng cung cấp nhiều bề mặt hơn để nhiệt truyền từ trong ra, cần có đủ không gian giữa các vây để không khí di chuyển qua để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa vây và không khí. Khi vây được đặt quá gần nhau, không khí ở giữa sẽ không mát và sẽ trở thành nhiệt độ gần giống như vậy sẽ ngừng truyền nhiệt cùng nhau. Vì vậy, nhiều vây không tự động có nghĩa là làm mát tốt hơn mà các vây cần đảm bảo khoảng cách và cách đều nhau.

☞ Mô tả đặc trưng của hình thức này là phân bố bức xạ nhiệt khi có nguồn nhiệt cố định tác động vào  hình thành dòng khí lan tỏa truyền dẫn đến dòng chất lỏng chuyển động được tạo nên bởi sự chênh lệnh nhiệt độ áp suất môi trường.

Khi nhiệt độ áp suất thay đổi thì theo định luật bảo toàn năng lượng về nhiệt động học thì toàn bộ nhiệt độ xung quanh bộ tản nhiệt phải được bảo toàn cân bằng, khi đó chức năng của các ống dẫn, ống dẫn lõi đồng chứa những dòng chất lỏng chuyển động, các khe hẹp lỗ thoát và khoảng trống, đều giúp cân bằng nhiệt độ và đảm bảo sự truyền nhiệt đối lưu của các dòng khí nóng được dễ dàng và nhanh chóng, hiệu quả sự truyền dẫn nhiệt là cao nhất.

 

Công nghệ truyền dẫn nhiệt ống đồng-lá nhôm

+ Truyền dẫn nhiệt đối lưu cưỡng bức (Làm mát bằng không khí)

 

Đối với các mảng hoặc đèn LED lớn hơn nằm trong một vỏ bọc nơi không có nhiều luồng không khí, có thể xem xét gắn một số hệ thống thông gió, quạt làm mát đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt. Điều này sẽ giúp ích vì không khí xung quanh tản nhiệt sẽ lần lượt được làm mát và cho phép truyền nhiệt tốt hơn từ bề mặt tản nhiệt ra bên ngoài.

 

Công nghệ truyền dẫn nhiệt cơ lưu chất

 

KẾT LUẬN:

 

Với 3 cách truyền dẫn nhiệt trên nhận thấy sự truyền nhiệt đối lưu là hiệu quả nhất vì trong phạm vi hoạt động của đèn LED các yếu tố môi trường, nhiệt độ dễ bị thay đổi biến chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, chính vì điều đó kiểu thiết kế với sự truyền dẫn nhiệt này thích ứng để đảm bảo bộ đèn luôn hoạt động hiệu quả.

 

Nguồn: Sưu tầm

Viết bình luận
Email sẽ không công khai khi bạn đăng bình luận

Đăng ký nhận mã giảm giá 10% cho tất cả mặt hàng