Matériaux du dissipateur thermique
La conductivité thermique d'un dissipateur thermique est régie par la composition de son matériau, la zone conductrice et la température ambiante. L'aluminium est le choix omniprésent de matériau pour les dissipateurs thermiques à LED, malgré le fait que le cuivre a près de deux fois la conductivité thermique de l'aluminium. En plus de sa rentabilité, de sa conductivité thermique modérément élevée et de sa résistance élevée à la corrosion, l'aluminium est également facilement usinable en volume de masse à l'aide de procédés courants de coulée, de forgeage, d'extrusion et d'usinage.
Les dissipateurs thermiques en aluminium ne sont pas toujours fabriqués à partir du matériau le plus pur. Les alliages d'aluminium ont été développés pour résoudre les problèmes d'aptitude au traitement ou pour améliorer une caractéristique spécifique, bien que l'existence de la plupart des impuretés compromette inévitablement la conductivité thermique. Par exemple, du magnésium est généralement ajouté à l'alliage d'aluminium dans le but d'augmenter la résistance à la traction. L'ajout de cuivre peut améliorer la résistance et la conductivité thermique du dissipateur thermique en aluminium. L'ajout de silicium améliore la fluidité de l'alliage d'aluminium fondu au moment du moulage sous pression. Une petite quantité de fer aide à empêcher les matrices d'être liées par fusion avec l'alliage d'aluminium.
Certains dissipateurs thermiques sont livrés avec une construction en céramique ou en acier. Les céramiques ont des conductivités thermiques similaires à celles de l'aluminium et de ses alliages. Ce qui attire l'industrie de l'éclairage, c'est leur constante diélectrique élevée et leur faible coût de fabrication. Le défi de l'utilisation de la céramique est qu'elle est cassante et nécessite des précautions de manipulation supplémentaires. Les dissipateurs thermiques en acier se trouvent généralement sur les systèmes d'éclairage LED à dissipateur de chaleur tels que les troffers et les luminaires linéaires à grande hauteur. Le boîtier de ces luminaires est généralement fabriqué à partir d'acier laminé à froid formé par matrice. L'acier inoxydable, qui offre une esthétique très élégante et résiste à la corrosion, trouve également son application dans les systèmes d'éclairage à dissipateur de chaleur. Cependant, les tôles d'acier laminées à froid et l'acier inoxydable sont moins conducteurs que la céramique et l'aluminium (16-24 W/mK pour l'acier inoxydable, 30-67 W/mK pour l'acier au carbone).
