Thách thức kỹ thuật lớn nhất đối với các thiết bị chiếu sáng LED hiện nay là khả năng tản nhiệt. Khả năng tản nhiệt kém đã khiến nguồn điện của bộ điều khiển LED và tụ điện trở thành những thiếu sót cho sự phát triển hơn nữa của các thiết bị chiếu sáng LED và là nguyên nhân khiến nguồn sáng LED bị lão hóa sớm.
Trong sơ đồ chiếu sáng sử dụng nguồn sáng LED LV, do trạng thái làm việc của nguồn sáng LED ở điện áp thấp (VF=3,2V) và dòng điện cao (IF=300-700mA) nên sinh ra rất nhiều nhiệt. Các thiết bị chiếu sáng truyền thống có không gian hạn chế và các bộ tản nhiệt diện tích nhỏ khó có thể tản nhiệt nhanh chóng. Mặc dù sử dụng nhiều giải pháp tản nhiệt khác nhau nhưng kết quả không đạt yêu cầu và trở thành bài toán nan giải đối với các thiết bị chiếu sáng LED. Chúng tôi luôn nỗ lực tìm kiếm những vật liệu tản nhiệt đơn giản, dễ sử dụng, có khả năng dẫn nhiệt tốt và giá thành thấp.
Hiện nay, khi bật nguồn đèn LED, khoảng 30% năng lượng điện được chuyển thành năng lượng ánh sáng và phần còn lại được chuyển thành năng lượng nhiệt. Do đó, việc xuất khẩu càng nhiều năng lượng nhiệt càng sớm càng tốt là công nghệ then chốt trong thiết kế cấu trúc của đèn LED. Năng lượng nhiệt cần được tiêu tán thông qua dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Chỉ bằng cách thoát nhiệt càng sớm càng tốt thì nhiệt độ khoang bên trong đèn LED mới có thể giảm một cách hiệu quả, nguồn điện được bảo vệ khỏi hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao kéo dài và nguồn sáng LED bị lão hóa sớm do nhiệt độ cao trong thời gian dài gây ra. -Tránh hoạt động ở nhiệt độ.

Con đường tản nhiệt của đèn LED
Vì bản thân nguồn sáng LED không có bức xạ hồng ngoại hoặc tia cực tím nên chúng không có chức năng tản nhiệt bức xạ. Đường tản nhiệt của đèn LED chỉ có thể được xuất thông qua tản nhiệt kết hợp chặt chẽ với bảng hạt LED. Bộ tản nhiệt phải có chức năng dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt.
Bất kỳ bộ tản nhiệt nào, ngoài khả năng truyền nhiệt nhanh chóng từ nguồn nhiệt đến bề mặt tản nhiệt, chủ yếu dựa vào sự đối lưu và bức xạ để tản nhiệt vào không khí. Dẫn nhiệt chỉ giải quyết được con đường truyền nhiệt, còn đối lưu nhiệt là chức năng chính của tản nhiệt. Hiệu suất tản nhiệt chủ yếu được xác định bởi diện tích, hình dạng và cường độ đối lưu tự nhiên của tản nhiệt, bức xạ nhiệt chỉ là chức năng phụ trợ.
Nói chung, nếu khoảng cách từ nguồn nhiệt đến bề mặt tản nhiệt nhỏ hơn 5mm, miễn là độ dẫn nhiệt của vật liệu lớn hơn 5 thì nhiệt của nó có thể được xuất ra và phần tản nhiệt còn lại phải bị chi phối bởi sự đối lưu nhiệt.
Hầu hết các nguồn chiếu sáng LED vẫn sử dụng hạt LED có điện áp thấp (VF=3,2V) và dòng điện cao (IF=200-700mA). Do nhiệt sinh ra cao trong quá trình vận hành nên phải sử dụng hợp kim nhôm có tính dẫn nhiệt cao. Thường có bộ tản nhiệt bằng nhôm đúc, bộ tản nhiệt bằng nhôm ép đùn và bộ tản nhiệt bằng nhôm dập. Bộ tản nhiệt bằng nhôm đúc là công nghệ đúc các bộ phận áp lực, trong đó hợp kim nhôm đồng kẽm lỏng được đổ vào cổng cấp liệu của máy đúc, sau đó được máy đúc khuôn đúc để tạo ra bộ tản nhiệt có hình dạng xác định bằng khuôn đã thiết kế sẵn.

Bộ tản nhiệt bằng nhôm đúc
Chi phí sản xuất có thể kiểm soát được nhưng các cánh tản nhiệt không thể làm mỏng nên khó tăng diện tích tản nhiệt. Vật liệu đúc khuôn thường được sử dụng cho tản nhiệt đèn LED là ADC10 và ADC12.

Bộ tản nhiệt bằng nhôm ép
Việc ép nhôm lỏng thành hình thông qua khuôn cố định, sau đó cắt thanh thành hình dạng tản nhiệt mong muốn thông qua gia công, sẽ phát sinh chi phí xử lý cao hơn ở các giai đoạn sau. Các cánh tản nhiệt có thể được làm rất mỏng, giúp diện tích tản nhiệt được mở rộng tối đa. Khi các cánh tản nhiệt hoạt động, chúng sẽ tự động hình thành đối lưu không khí để khuếch tán nhiệt, mang lại hiệu quả tản nhiệt tốt. Các vật liệu thường được sử dụng là AL6061 và AL6063.

Bộ tản nhiệt nhôm dập
Nó đạt được bằng cách dập và kéo các tấm hợp kim thép và nhôm bằng máy đục lỗ và khuôn để tạo thành bộ tản nhiệt hình cốc. Các tấm tản nhiệt được dập có viền trong và ngoài mịn nhưng diện tích tản nhiệt hạn chế do không có cánh. Các vật liệu hợp kim nhôm thường được sử dụng là 5052, 6061 và 6063. Các bộ phận dập có chất lượng thấp và khả năng tận dụng vật liệu cao nên trở thành giải pháp chi phí thấp.
Độ dẫn nhiệt của bộ tản nhiệt bằng hợp kim nhôm là lý tưởng và phù hợp với các nguồn cung cấp điện có công tắc cách ly. Đối với các nguồn cung cấp dòng điện không đổi có công tắc không cách ly, cần cách ly các nguồn cung cấp điện AC và DC, điện áp cao và thấp thông qua thiết kế cấu trúc của các thiết bị chiếu sáng để đạt được chứng nhận CE hoặc UL.

Bộ tản nhiệt nhôm bọc nhựa
Nó là một tản nhiệt có vỏ nhựa dẫn nhiệt và lõi nhôm. Lõi tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt và nhôm được đúc đồng thời trên máy ép phun, còn lõi tản nhiệt bằng nhôm được sử dụng làm bộ phận nhúng, cần phải xử lý cơ học trước. Nhiệt lượng của hạt LED nhanh chóng được dẫn tới nhựa dẫn nhiệt thông qua lõi tản nhiệt bằng nhôm. Nhựa dẫn nhiệt sử dụng nhiều cánh của nó để tạo thành sự tản nhiệt đối lưu không khí và tỏa một phần nhiệt lên bề mặt của nó.
Bộ tản nhiệt bằng nhôm bọc nhựa thường sử dụng màu nguyên bản của nhựa dẫn nhiệt là trắng và đen. Bộ tản nhiệt bằng nhôm bọc nhựa màu đen có tác dụng tản nhiệt bức xạ tốt hơn. Nhựa dẫn nhiệt là một loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo dễ tạo hình thông qua quá trình ép phun do tính lưu động, mật độ, độ dẻo dai và độ bền của nó. Nó có khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời và hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời. Nhựa dẫn nhiệt có hệ số bức xạ cao hơn vật liệu kim loại thông thường.
Mật độ của nhựa dẫn nhiệt thấp hơn 40% so với nhôm đúc khuôn và gốm sứ. Đối với các bộ tản nhiệt có hình dạng tương tự, trọng lượng của nhôm bọc nhựa có thể giảm gần 1/3; So với tất cả các bộ tản nhiệt bằng nhôm, nó có chi phí xử lý thấp hơn, chu kỳ xử lý ngắn hơn và nhiệt độ xử lý thấp hơn; Thành phẩm không dễ vỡ; Khách hàng có thể cung cấp máy ép phun của riêng mình để thiết kế ngoại hình khác biệt và sản xuất các thiết bị chiếu sáng. Bộ tản nhiệt bằng nhôm bọc nhựa có hiệu suất cách nhiệt tốt và dễ dàng vượt qua các quy định an toàn.

Bộ tản nhiệt nhựa dẫn nhiệt cao
Bộ tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao đang phát triển nhanh chóng gần đây. Tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao là loại tản nhiệt hoàn toàn bằng nhựa có độ dẫn nhiệt cao gấp hàng chục lần so với nhựa thông thường, đạt 2-9w/mk, đồng thời có khả năng dẫn nhiệt và bức xạ tuyệt vời; Một loại vật liệu cách nhiệt và tản nhiệt mới có thể áp dụng cho nhiều loại đèn điện khác nhau và có thể được sử dụng rộng rãi trong các loại đèn LED khác nhau có công suất từ ​​1W đến 200W.
Nhựa dẫn nhiệt cao có thể chịu được điện áp AC 6000V và phù hợp để sử dụng nguồn điện liên tục có công tắc không cách ly và nguồn điện liên tục tuyến tính điện áp cao của HVLED. Giúp các thiết bị chiếu sáng LED này dễ dàng vượt qua các cuộc kiểm tra an toàn nghiêm ngặt như CE, TUV, UL, v.v. HVLED hoạt động ở trạng thái điện áp cao (VF=35-280VDC) và dòng điện thấp (IF=20-60mA), giúp giảm nhiệt thế hệ của bảng hạt HVLED. Bộ tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao có thể được chế tạo bằng máy ép phun hoặc ép đùn truyền thống.
Sau khi hình thành, thành phẩm có độ mịn cao. Cải thiện đáng kể năng suất, với tính linh hoạt cao trong thiết kế kiểu dáng, cho phép các nhà thiết kế tận dụng triệt để các ý tưởng thiết kế của mình. Bộ tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao được làm bằng phản ứng trùng hợp PLA (tinh bột ngô), có khả năng phân hủy hoàn toàn, không có cặn và không gây ô nhiễm hóa học. Quá trình sản xuất không gây ô nhiễm kim loại nặng, không có nước thải và không có khí thải, đáp ứng các yêu cầu về môi trường toàn cầu.
Các phân tử PLA bên trong tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao chứa dày đặc các ion kim loại có kích thước nano, có thể di chuyển nhanh ở nhiệt độ cao và làm tăng năng lượng bức xạ nhiệt. Sức sống của nó vượt trội hơn so với thân tản nhiệt bằng vật liệu kim loại. Tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao có khả năng chịu được nhiệt độ cao và không bị vỡ hoặc biến dạng trong năm giờ ở 150oC. Khi áp dụng giải pháp điều khiển IC dòng điện không đổi tuyến tính điện áp cao, nó không yêu cầu tụ điện hoặc cuộn cảm thể tích lớn, giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ của đèn LED. Đây là giải pháp cung cấp điện không bị cô lập với hiệu suất cao và chi phí thấp. Đặc biệt thích hợp cho việc ứng dụng đèn huỳnh quang và đèn khai thác công suất cao.
Bộ tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao có thể được thiết kế với nhiều cánh tản nhiệt chính xác, có thể được làm rất mỏng để mở rộng tối đa diện tích tản nhiệt. Khi các cánh tản nhiệt hoạt động, chúng sẽ tự động hình thành đối lưu không khí để khuếch tán nhiệt, mang lại hiệu quả tản nhiệt tốt hơn. Nhiệt lượng của hạt LED được truyền trực tiếp đến cánh tản nhiệt thông qua nhựa dẫn nhiệt cao, và tiêu tán nhanh chóng thông qua đối lưu không khí và bức xạ bề mặt.
Bộ tản nhiệt bằng nhựa dẫn nhiệt cao có mật độ nhẹ hơn nhôm. Mật độ của nhôm là 2700kg/m3, trong khi mật độ của nhựa là 1420kg/m3, gần bằng một nửa nhôm. Vì vậy, đối với những tản nhiệt có hình dáng giống nhau thì trọng lượng của tản nhiệt nhựa chỉ bằng 1/2 nhôm. Và quá trình xử lý rất đơn giản và chu kỳ đúc của nó có thể được rút ngắn 20-50%, điều này cũng giúp giảm chi phí điện năng.