Hiện trạng và tiến độ của công nghệ làm mát đèn Led

Đèn LED được đa số người sử dụng ưa chuộng vì kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, bảo vệ môi trường, độ bền và màu sắc nguồn sáng phong phú.Nhưng hiện nay, một trong những điểm nghẽn trong quá trình phát triển đèn LED là tản nhiệt.Bài viết này sẽ phân tích ảnh hưởng của vấn đề tỏa nhiệt trong quá trình chiếu sáng trên đèn LED, từ đó đưa ra tầm quan trọng của công nghệ tản nhiệt trong chiếu sáng LED, đồng thời tổng hợp và phân tích công nghệ tản nhiệt hiện tại và tương lai.

1, Vấn đề về nhiệt độ và ảnh hưởng của nó trong chiếu sáng LED
1).Vấn đề sưởi ấm của đèn LED
Trong quá trình sử dụng đèn LED cần phải chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng giống như đèn chiếu sáng truyền thống.Tuy nhiên, trong hai cách này, không có cách nào trong số chúng có thể chuyển đổi hoàn toàn năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng và chỉ một phần nhỏ năng lượng điện có thể chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng.Phần năng lượng điện còn lại (60% - 70%) được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt trong quá trình chiếu sáng đèn LED.Đặc biệt đối với các thiết bị LED và thiết bị chiếu sáng công suất cao, khi công suất tăng liên tục, nhiệt độ của chip LED bên trong sẽ tăng dần và hiệu suất của chip LED bên trong và các thiết bị khác sẽ giảm hoặc thậm chí hỏng khi nhiệt độ tăng.Cuối cùng các thiết bị led không thể hoạt động.Về cơ bản, sự gia tăng nhiệt độ của điểm nối làm giảm khả năng tái hợp phát quang ở điểm nối PN.Hiệu suất của nguồn sáng là độ sáng bị suy giảm, dẫn đến hiện tượng bão hòa.Vì vậy, vấn đề sưởi ấm là vấn đề cấp bách cần giải quyết trong quá trình phát triển đèn LED.

2).Ảnh hưởng của hệ thống sưởi trên đèn LED
Trong vấn đề sưởi ấm đã đề cập ở trên, vấn đề sưởi ấm không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị LED mà còn ảnh hưởng đến độ sáng.Kinh nghiệm đã chứng minh rằng tuổi thọ của đèn LED, đặc biệt là đèn LED công suất cao, chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ tiếp giáp của chip.Nhiệt độ càng cao thì độ tin cậy càng thấp và tuổi thọ làm việc càng ngắn.Do đó, không chỉ cần thiết kế toàn diện các thiết bị LED từ các khía cạnh vật liệu LED, phương pháp sản xuất, cấu trúc bao bì và nguyên lý phát sáng mà còn quan trọng hơn là giải quyết vấn đề tản nhiệt của thiết bị LED và đèn, lựa chọn bao bì phù hợp. cấu trúc và phương pháp tản nhiệt hợp lý và áp dụng chúng vào đèn LED.

2、 Hiện trạng công nghệ làm mát đèn LED
Trước hạn chế của các thiết bị và đèn LED ở khía cạnh chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng, bài viết này đưa ra khái niệm về công nghệ tản nhiệt.Mục đích của tản nhiệt là để loại bỏ phần năng lượng ánh sáng được chuyển đổi từ năng lượng điện trong quá trình chiếu sáng đèn LED và ảnh hưởng của nhiệt được chuyển đổi từ năng lượng điện lên chip bên trong của đèn LED (làm cho hiệu suất chip giảm, lão hóa hoặc thậm chí hỏng hóc). ).
1).Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tản nhiệt LED
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt là tính chất vật liệu (độ dẫn nhiệt), cấu trúc bao bì, vật liệu đóng gói, kích thước chip, vật liệu chip, mật độ dòng điện trên chip, v.v. Nói chung, đèn bao gồm chip, bảng mạch, bộ tản nhiệt bên ngoài và bộ điều khiển.Do đó, có hai loại phương án thiết kế tản nhiệt: một là giảm sự chuyển đổi của thiết bị LED từ năng lượng điện sang năng lượng nhiệt, quá trình hiện thực hóa cần cải thiện hiệu suất lượng tử bên trong của các thiết bị bên trong LED, để cải thiện hiệu suất ánh sáng của đèn LED, đồng thời giải quyết vấn đề tản nhiệt của đèn LED trong quá trình chiếu sáng (sử dụng) từ bên trong;Thứ hai, từ những cân nhắc về thiết kế bên ngoài, bằng cách thay đổi vật liệu đóng gói hoặc phương pháp đóng gói của thiết bị LED và đèn, để đạt được mục đích giảm khả năng chịu nhiệt của bao bì, đôi khi cần phải cấu hình bộ tản nhiệt thích hợp để giải quyết vấn đề nhiệt độ đường giao nhau cao, để kéo dài tuổi thọ của thiết bị LED.

2) Ví dụ về một số phương pháp tản nhiệt
(1) Nguyên tắc lựa chọn vật liệu tốt nhất
Tiền đề của việc áp dụng phương pháp tản nhiệt này là cấu trúc gói đã được xác định.Vật liệu đóng gói phù hợp nhất có thể được lựa chọn theo cấu trúc đóng gói đã xác định để cải thiện tính dẫn nhiệt của hệ thống, từ đó làm giảm khả năng chịu nhiệt của thiết bị chiếu sáng LED và cuối cùng đạt được hiệu quả tản nhiệt của hệ thống.Vật liệu đóng gói có thể được chia thành vật liệu nền, vật liệu kết dính và vật liệu đóng gói.Đối với vật liệu nền, công nghệ tản nhiệt liên quan đến thiết bị chiếu sáng LED yêu cầu vật liệu nền có khả năng cách điện cao, độ ổn định cao, độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt của chip phù hợp.Các vật liệu nền thường được sử dụng là silicon, kim loại (nhôm, đồng, v.v.), gốm (A1N, SiC) và vật liệu composite.

(2) Làm mát bằng chất lỏng
Tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng là một loại công nghệ tản nhiệt, sử dụng chất lỏng chảy qua bề mặt tản nhiệt do bơm dẫn động để tản nhiệt.Làm mát bằng chất lỏng là một loại phương pháp làm mát chủ động.Tuy nhiên, quy trình sản xuất phương pháp làm mát bằng chất lỏng rất phức tạp và khó thực hiện, giá thành cao nên không phù hợp với nhiệt độ cao, độ rung và môi trường khắc nghiệt khác.Hơn nữa, trong việc áp dụng phương pháp làm mát bằng chất lỏng trong các thiết bị chiếu sáng LED, thiết bị làm mát tuần hoàn chất lỏng có yêu cầu độ kín cao sẽ gây hư hỏng cho thiết bị LED nếu hơi sai trong quá trình sản xuất.

3, Phát triển công nghệ tản nhiệt đèn LED
Với sự trưởng thành của công nghệ chiếu sáng LED và sự phổ biến của các ứng dụng chiếu sáng LED, công nghệ làm mát hiện tại không chỉ dựa trên cấu trúc và vật liệu đóng gói mà còn dựa trên quá trình truyền năng lượng.Trong những năm gần đây, vật liệu nền của vật liệu đóng gói có bước phát triển mới và xu hướng mới nhất hướng đến việc nghiên cứu và phát triển Gan trên silicon (GaN—on—Silicon).So với chất nền sapphire hiện có, GaN gốc silicon có các đặc điểm sau: nó có thể giảm hệ số chênh lệch giãn nở nhiệt, tăng cường cường độ sáng của đèn LED, chi phí sản xuất thấp và hiệu quả tản nhiệt đáng kể.Vì vậy, Gan gốc silicon được các nhà sản xuất đèn LED ưa chuộng.

4. Kết luận
So với công nghệ chiếu sáng truyền thống, đèn LED vẫn chưa thay thế hoàn toàn nguồn sáng truyền thống, điều này là do công nghệ chiếu sáng LED vẫn còn nhiều vấn đề mấu chốt, một trong những điểm nghẽn chính là khả năng tản nhiệt.Mặc dù hiện nay có nhiều cách tản nhiệt nhưng vẫn còn một số hạn chế như khó thực hiện, chi phí cao, dẫn nhiệt kém, yêu cầu cao về môi trường và công nghệ còn non nớt.Do đó, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ tản nhiệt chiếu sáng LED vẫn cần thiết để đặt nền tảng cho sự phát triển trưởng thành của công nghệ liên quan đến đèn LED và ứng dụng rộng rãi của đèn LED.