Sử dụng chất lỏng nano, bước đột phá trong làm mát môđun đèn LED

LED là một thiết bị quang điện, quá trình làm việc của nó chỉ có 10% đến 40% năng lượng chuyển thành năng lượng ánh sáng, phần còn lại của điện gần như tất cả các chuyển đổi thành năng lượng nhiệt.

Đối với đèn LED chiếu sáng, lượng lumen cần thiết trong một khu vực nhất định có thể vượt quá hàng ngàn lumen hoặc hàng chục nghìn lumens, quá trình làm việc của LED tạo ra nồng độ nhiệt trong chip nhỏ, nhiệt độ chip tăng lên, gây ra áp lực nhiệt phân phối không đồng đều, hiệu suất phát sáng của chip và hiệu quả giảm huỳnh quang bột; Khi nhiệt độ vượt quá một giá trị nhất định, tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị sẽ tăng lên theo cấp số nhân. Khi nhiều đèn LED được sắp xếp để tạo thành một hệ thống chiếu sáng ánh sáng trắng, vấn đề tản nhiệt là nghiêm trọng hơn. Giải quyết vấn đề tản nhiệt đã trở thành điều kiện tiên quyết cho chiếu sáng LED, đặc biệt là các ứng dụng chiếu sáng LED công suất cao.

Để giải quyết vấn đề tản nhiệt cho mô đun đèn LED, hiện nay các nhà sản xuất thường sử dụng bộ tản nhiệt ngoài bằng vật liệu nhôm hoặc các vật liệu cứng khác. Tuy nhiên cụm tản nhiệt ngoài cũng có nhược điểm khi phải tản nhiệt cho những mô đun đèn có công suất lớn. Để khắc phục những nhược điểm của bộ tản nhiệt ngoài, nhóm nghiên cứu do TS. Bùi Hùng Thắng - Giám đốc Trung tâm Ứng dụng và Triển khai Công nghệ - Viện Khoa học vật liệu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã có bước đột phá trong lĩnh vực làm mát đèn LED bằng chất lỏng.

Để đảm bảo khả năng đưa toàn bộ nhiệt lượng từ chip LED ra ngoài, nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất lỏng chứa thành phần nano hoạt động theo nguyên lý chuyển pha và tự đối lưu giúp nâng cao tuổi thọ và hiệu suất phát quang cho đèn LED. Giải pháp sử dụng chất lỏng tản nhiệt giúp giảm nhiệt độ của các bóng đèn LED xuống 10 - 15oC so với phương pháp thông thường.

Sản phẩm Môđun đèn LED tản nhiệt bằng chất lỏng dựa trên nguyên lý chuyển pha và tự đối lưu của nhóm nghiên cứu đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế số 23252, ngày 27/02/2020.

Trong lĩnh vực chiếu sáng công cộng, để tận dụng hệ thống đèn hiện hữu, khi nâng cấp đèn đường lên đèn LED, nhóm nghiên cứu đã chế tạo sản phẩm module đèn LED để có thể lắp một cách linh hoạt vào các bộ đèn cũ để nâng cấp thành đèn LED.

Theo TS. Bùi Hùng Thắng, về hiệu quả kinh tế, sản phẩm tận dụng được bộ đèn chiếu sáng cũ nên có thể góp phần giảm chi phí đầu tư so với việc thay thế cả bộ bóng đèn cũ bằng đèn LED mới. Sản phẩm này được bảo hộ bởi bằng độc quyền sáng chế “Môđun đèn LED tản nhiệt bằng chất lỏng” và hiện được Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ Minh Quang và Nhà máy nhôm Đông Anh ứng dụng trong sản xuất thử nghiệm và đã được áp dụng chiếu sáng tại một số địa điểm.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển sản phẩm kem tản nhiệt nano được bảo hộ theo bằng độc quyền sáng chế “Quy trình chế tạo kem tản nhiệt nền silicon chứa thành phần Graphene”. Với hiệu quả tản nhiệt tốt, giúp giảm nhiệt độ, nâng cao độ bền, tuổi thọ và sự ổn định cho đèn LED, sản phẩm kem tản nhiệt nano đã được Công ty TNHH Công nghệ và Xúc tiến thương mại Haledco ứng dụng vào một số sản phẩm đèn LED của doanh nghiệp.

Giải pháp sử dụng chất lỏng chứa thành phần nano hoạt động theo nguyên lý chuyển pha và tự đối lưu giúp nâng cao tuổi thọ và hiệu suất phát quang cho đèn LED có thể nói là một bước tiến mới trong ứng dụng đèn LED vào chiếu sáng dân dụng và công nghiệp. Theo các tính toán của các chuyên gia, nếu áp dụng LED hóa trong lĩnh các lĩnh vực chiếu sáng dân dụng, chiếu sáng công nghiệp và chiếu sáng công cộng, cầu về điện năng sẽ giảm (giảm 5.962 tỉ kWh chiếu sáng dân sinh, 5 tỉ kWh công nghiệp và 3 tỉ kWh CSCC) dẫn đến có thể giảm nguồn cung tương đương với việc không cần xây thêm 14 nhà máy nhiệt điện than, tiết kiệm 33 tỉ USD đầu tư xây dựng.