Một số vấn đề cần lưu ý khi thiết kế đèn LED ngoài trời
1.Các nhà thiết kế chiếu sáng ngoài trời phải xem xét môi trường làm việc của đèn LED ngoài trời
Do môi trường làm việc phức tạp nên các thiết bị chiếu sáng ngoài trời LED bị ảnh hưởng bởi các điều kiện tự nhiên như nhiệt độ, tia cực tím, độ ẩm, mưa, mưa, cát, khí hóa học,… Theo thời gian, vấn đề suy giảm đèn LED ngày càng nghiêm trọng. Do đó, các nhà thiết kế chiếu sáng ngoài trời nên xem xét tác động của các yếu tố môi trường bên ngoài này đến hệ thống chiếu sáng ngoài trời LED khi thiết kế.
2. Lựa chọn vật liệu tản nhiệt cho đèn LED ngoài trời cần lưu ý những gì
Vỏ ngoài và tản nhiệt được thiết kế tích hợp để giải quyết vấn đề sinh nhiệt của đèn LED. Phương pháp này được ưa chuộng hơn, và thường sử dụng hợp kim nhôm hoặc nhôm, đồng hoặc hợp kim đồng và các hợp kim khác có tính dẫn nhiệt tốt. Tản nhiệt có tản nhiệt đối lưu không khí, tản nhiệt làm mát gió mạnh và tản nhiệt ống dẫn nhiệt. (Tản nhiệt làm mát bằng phản lực cũng là một loại làm mát bằng ống dẫn nhiệt, nhưng cấu trúc phức tạp hơn.)
3. Công nghệ đóng gói chip LED ngoài trời
Hiện nay, đèn LED (chủ yếu là đèn đường) sản xuất tại Trung Quốc hầu hết được lắp ráp bằng cách sử dụng đèn LED 1W thành nhiều chuỗi và song song. Phương pháp này có khả năng chịu nhiệt cao hơn công nghệ đóng gói tiên tiến và không dễ để sản xuất ra những chiếc đèn chất lượng cao. Hoặc nó có thể được lắp ráp với các mô-đun 30W, 50W hoặc thậm chí lớn hơn để đạt được công suất cần thiết. Vật liệu đóng gói của các đèn LED này được bọc trong nhựa epoxy và được bọc trong silicone. Sự khác biệt giữa hai loại này là gói nhựa epoxy có khả năng chịu nhiệt độ kém và dễ bị lão hóa theo thời gian. Gói silicone có khả năng chịu nhiệt độ tốt hơn và nên được lựa chọn khi sử dụng.
Tốt hơn là nên sử dụng trọn gói nhiều chip và tản nhiệt, hoặc sử dụng gói nhiều chip nền nhôm rồi kết nối vật liệu chuyển pha hoặc mỡ tản nhiệt với tản nhiệt và khả năng chịu nhiệt của sản phẩm cao hơn so với sản phẩm được lắp ráp bằng thiết bị LED. Ít hơn một đến hai điện trở nhiệt, có lợi cho việc tản nhiệt hơn. Đối với mô-đun LED, đế mô-đun nói chung là đế đồng và kết nối với tản nhiệt bên ngoài là sử dụng vật liệu thay đổi pha tốt hoặc mỡ tản nhiệt tốt để đảm bảo nhiệt trên đế đồng có thể được truyền đến tản nhiệt bên ngoài kịp thời. Càng đi lên, nếu xử lý không tốt sẽ dễ gây ra hiện tượng tích nhiệt khiến nhiệt độ chip mô-đun tăng quá cao, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của chip LED. Tác giả tin rằng: gói nhiều chip phù hợp để sản xuất các thiết bị chiếu sáng thông thường, bao bì mô-đun phù hợp cho những dịp có không gian hạn chế để sản xuất đèn led compact (như đèn pha cho đèn chiếu sáng chính ô tô, v.v.).
4. Nghiên cứu thiết kế bộ tản nhiệt đèn LED ngoài trời là thành phần chính của đèn LED. Hình dạng, thể tích và diện tích bề mặt tản nhiệt của nó phải được thiết kế sao cho có lợi. Bộ tản nhiệt quá nhỏ, nhiệt độ làm việc của đèn LED quá cao, ảnh hưởng đến hiệu suất phát sáng và tuổi thọ, nếu bộ tản nhiệt quá lớn, việc tiêu thụ vật liệu sẽ làm tăng giá thành và trọng lượng của sản phẩm, khả năng cạnh tranh của sản phẩm sẽ giảm bớt. Điều quan trọng là phải thiết kế bộ tản nhiệt đèn LED phù hợp. Thiết kế của tản nhiệt có các bộ phận sau:
1. Xác định công suất mà đèn LED cần để tản nhiệt.
2.Thiết kế một số thông số cho tản nhiệt: nhiệt dung riêng của kim loại, độ dẫn nhiệt của kim loại, nhiệt trở của chip, nhiệt trở của tản nhiệt và nhiệt trở của không khí xung quanh.
3.Xác định loại phân tán, (làm mát đối lưu tự nhiên, làm mát gió mạnh, làm mát ống dẫn nhiệt và các phương pháp tản nhiệt khác.) Từ so sánh chi phí: làm mát đối lưu tự nhiên chi phí thấp nhất, môi trường làm mát gió mạnh, chi phí làm mát ống dẫn nhiệt cao hơn , chi phí làm mát máy bay phản lực là cao nhất.
4.Xác định nhiệt độ hoạt động tối đa được phép đối với đèn điện LED (nhiệt độ môi trường xung quanh cộng với độ tăng nhiệt độ phê duyệt đèn điện)
5. Tính toán thể tích và diện tích tản nhiệt của tản nhiệt. Và xác định hình dạng của tản nhiệt.
6.Kết hợp bộ tản nhiệt và đèn LED thành một bộ đèn hoàn chỉnh và hoạt động trong hơn tám giờ. Kiểm tra nhiệt độ của đèn ở nhiệt độ phòng 39°C - 40°C để xem liệu có đáp ứng yêu cầu tản nhiệt hay không để xác minh tính toán có chính xác hay không. Điều kiện thì tính toán lại và điều chỉnh các thông số.
7. Miếng đệm của bộ tản nhiệt và chao đèn phải chống thấm nước và chống bụi. Nên đệm miếng cao su chống lão hóa hoặc miếng cao su silicon giữa vỏ đèn và tản nhiệt. Nó phải được buộc chặt bằng bu lông thép không gỉ để đảm bảo chống thấm nước và chống bụi. Các vấn đề liên quan đến các thông số kỹ thuật chiếu sáng ngoài trời mới nhất do Trung Quốc ban hành cũng như các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường đô thị, đây là kiến thức cần thiết của các nhà thiết kế chiếu sáng ngoài trời.