Nguyên nhân và giải pháp làm nóng đèn LED

Nguyên nhân và giải pháp sưởi ấmĐèn LED
Nguyên nhân khiến đèn LED nóng lên là do năng lượng điện bổ sung không phải toàn bộ chuyển hóa thành năng lượng ánh sáng mà một phần chuyển hóa thành nhiệt năng. Hiệu suất ánh sáng của đèn LED hiện chỉ là 100lm/W và hiệu suất chuyển đổi quang điện của nó chỉ khoảng 20 ~ 30%. Tức là khoảng 70% năng lượng điện được chuyển thành nhiệt năng.
Cụ thể, việc phát sinh nhiệt độ điểm nối LED là do hai yếu tố:
1. Hiệu suất lượng tử bên trong không cao, nghĩa là khi các electron và lỗ trống kết hợp lại, các photon không thể được tạo ra 100%, thường được gọi là "rò rỉ dòng điện", làm giảm tốc độ tái hợp của các hạt mang điện trong vùng PN. Dòng điện rò nhân với điện áp là công suất của bộ phận này, được chuyển thành năng lượng nhiệt, nhưng bộ phận này không chiếm thành phần chính vì hiệu suất photon bên trong hiện đã đạt gần 90%.
2. Các photon được tạo ra bên trong không thể phát ra hết bên ngoài chip và cuối cùng chuyển thành nhiệt. Phần này là phần chính, bởi vì cái gọi là hiệu suất lượng tử bên ngoài hiện tại chỉ khoảng 30% và phần lớn được chuyển thành nhiệt.
Mặc dù hiệu suất phát sáng của đèn sợi đốt rất thấp, chỉ khoảng 15lm/W nhưng nó chuyển hóa gần như toàn bộ năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng và tỏa ra ngoài. Vì phần lớn năng lượng bức xạ là tia hồng ngoại nên hiệu suất phát sáng rất thấp nhưng lại giải quyết được vấn đề làm mát.
Giải pháp tản nhiệt cho đèn LED
Giải quyết vấn đề tản nhiệt của Led chủ yếu bắt đầu từ hai khía cạnh. Trước và sau khi đóng gói có thể hiểu là tản nhiệt của chip LED và tản nhiệt của đèn LED. Bởi vì bất kỳ đèn LED nào cũng sẽ được chế tạo thành đèn nên lõi LED
Nhiệt lượng do chip tạo ra luôn bị tiêu tán vào không khí qua vỏ đèn. Nếu tản nhiệt không tốt, do công suất nhiệt của chip LED rất nhỏ, tích tụ một chút nhiệt sẽ nhanh chóng làm tăng nhiệt độ tiếp giáp của chip. Nếu nó hoạt động ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, tuổi thọ của nó sẽ bị rút ngắn nhanh chóng. Tuy nhiên, có nhiều cách để lượng nhiệt này thực sự có thể được truyền từ chip ra không khí bên ngoài. Cụ thể, nhiệt do chip LED tạo ra thoát ra khỏi tản nhiệt kim loại của nó, đầu tiên đi qua chất hàn đến PCB của đế nhôm, sau đó đi qua keo tản nhiệt đến tản nhiệt nhôm. Vì vậy sự tản nhiệt củađèn LEDthực tế bao gồm hai phần: dẫn nhiệt và tản nhiệt.
Tuy nhiên, khả năng tản nhiệt của vỏ đèn LED cũng sẽ có những lựa chọn khác nhau tùy thuộc vào công suất điện và nơi sử dụng. Chủ yếu có các phương pháp làm mát sau:
1. Cánh tản nhiệt bằng nhôm: Đây là phương pháp tản nhiệt phổ biến nhất, sử dụng cánh tản nhiệt bằng nhôm làm một phần vỏ để tăng diện tích tản nhiệt.
2. Vỏ nhựa dẫn nhiệt: Đổ đầy vật liệu dẫn nhiệt trong quá trình ép phun vỏ nhựa để tăng khả năng dẫn nhiệt và tản nhiệt của vỏ nhựa.
3. Thủy động lực học không khí: Sử dụng hình dạng của vỏ đèn để tạo ra không khí đối lưu, đây là cách tăng cường khả năng tản nhiệt với chi phí thấp nhất.
4. Quạt, quạt hiệu suất cao có tuổi thọ cao được sử dụng bên trong vỏ đèn để tăng cường khả năng tản nhiệt, giá thành rẻ và hiệu quả tốt. Tuy nhiên, việc thay quạt sẽ rắc rối hơn và không phù hợp để sử dụng ngoài trời. Thiết kế này tương đối hiếm.
5. Heat pipe, sử dụng công nghệ heat pipe để dẫn nhiệt từ chip LED tới các lá tản nhiệt của vỏ. Đó là một thiết kế phổ biến trong các loại đèn lớn như đèn đường.
6. Xử lý tản nhiệt bức xạ bề mặt, bề mặt vỏ đèn được xử lý bằng xử lý tản nhiệt bức xạ, có thể lấy nhiệt ra khỏi bề mặt vỏ đèn bằng bức xạ.
Nhìn chung, hiệu suất phát sáng của đèn LED hiện nay vẫn còn tương đối thấp, khiến nhiệt độ đường giao nhau tăng lên và tuổi thọ giảm. Để giảm nhiệt độ tiếp giáp nhằm tăng tuổi thọ thì cần hết sức chú ý đến vấn đề tản nhiệt.