1.5.3.1.Tản nhiệt thụ động
Bộ tản nhiệt là lớp sau cùng của gói đèn LED, có tác dụng truyền nhiệt từ bên trong gói LED ra bên ngoài. Do đó vật liệu làm tản nhiệt để gắn vào đèn LED phải có độ dẫn nhiệt và độ phát xạ tốt. Phần giữa của bộ tản nhiệt thƣờng có nhiệt độ cao nhất trong toàn bộ LED nên việc lựa chọn vật liệu tản nhiệt có độ dẫn nhiệt và độ phát xạ phù hợp là rất quan trọng, đồng thời phải
có sẵn khi chọn vật liệu và thiết kế tản nhiệt.
Tản nhiệt cho đèn LED đƣợc chia thành dạng cánh vuông và dạng cánh tròn, đƣợc thể hiện trong Hình 1.9. Các chip LED thƣờng đƣợc gắn ở giữa phần phẳng của bộ tản nhiệt để đảm bảo sự phân bố nhiệt của hệ thống và các tấm xung quanh chip LED đƣợc gọi là các vây.
Hình 1.9: Tản nhiệt dạng cánh vuông và dạng cánh tròn [24].
Tùy vào năng lƣợng của đèn LED mà lựa chọn thiết kế tản nhiệt cho phù hợp. Trong hầu hết các tản nhiệt hiện nay thì nhôm thƣờng đƣợc sử dụng làm tản nhiệt vì tính dẫn nhiệt và phát xạ cao, chi phí thấp và phổ biến, trọng lƣợng nhẹ và quy trình sản xuất dễ dàng hơn so với các vật liệu khác.
1.5.3.2.Tản nhiệt chủ động.
Khi lƣợng nhiệt quá cao, hệ thống tản nhiệt thụ động không thể tản nhiệt hoàn toàn, do đó để tăng hiệu quả tản nhiệt nhằm không làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng chiếu sáng của LED thì sẽ sử dụng đến các hệ thống làm mát chủ động nhƣ sử dụng quạt điện, làm mát bằng chất lỏng, ống dẫn nhiệt [26] hoặc các phƣơng pháp khác.
Trong nghiên cứu tản nhiệt sử dụng luồng không khí cƣỡng bức từ quạt điện, Xin-Jie Zhao và cộng sự [26] thấy rằng nhiệt độ tiếp giáp giảm dần từ 116,610C xuống 78,05 0C nhƣ trong Hình 1.10. Tác giả cũng kết luận rằng hiệu suất truyền nhiệt của tản nhiệt phụ thuộc vào các góc nghiêng của nó.
Hình 1.10: Kết quả nghiên cứu tản nhiệt sử dụng luồng không kh cƣỡng bức từ quạt, nhiệt độ lớp tiếp giáp giảm dần từ 116.61 0C xuống 78.05 0C [26].
Theo [27], kết quả tản nhiệt khi sử dụng chất lỏng cho thấy nhiệt độ lớp tiếp xúc giảm từ 200 0C trong đối lƣu tự nhiên xuống còn 110 0
C khi làm mát bằng chất lỏng. Kết quả thí nghiệm khi quan sát nhiệt độ lớp tiếp xúc của hệ thống LED có và không có ống dẫn nhiệt cho thấy với việc tăng tốc độ không khí từ 1 m/s đến 7 m/s, nhiệt độ lớp tiếp giáp giảm dần từ 150 °C xuống 90 °C khi không có ống dẫn nhiệt và từ 95 °C xuống còn 65 °C khi có ống dẫn nhiệt [28]. Điều này cho thấy các ống dẫn nhiệt có tác động tốt trong việc giảm nhiệt độ của hệ thống LED.