Pour les appareils d'éclairage industriels, en particulier les baies hautes de style OVNI dans lesquelles les circuits et les LED sont logés dans un boîtier fermé, une conception thermique efficace est essentielle pour réduire la température de fonctionnement d'un tel dispositif optoélectronique tout en améliorant les performances et la fiabilité. La conception thermique est généralement axée sur le dissipateur thermique, qui est généralement un boîtier de luminaire intégré lorsqu'il s'agit de conceptions à grande hauteur. Un dissipateur thermique est conçu pour évacuer la chaleur des jonctions sur chaque LED et du boîtier du pilote. Les dissipateurs thermiques comprennent généralement un matériau conducteur de chaleur tel qu'un métal, et comprennent des ailettes ou des canaux pour augmenter la surface du dissipateur thermique afin d'assurer un plus grand échange de chaleur par convection avec l'air ambiant. Le boîtier peut contenir une chambre de ventilation thermique intégrée coulée dans le boîtier. La conductivité thermique d'un logement grande hauteur est déterminée par la composition des matériaux et les conditions environnementales. L'évacuation de la chaleur perdue par conduction thermique est également structurée sur les géométries des éléments du système. Les dissipateurs thermiques peuvent être construits à partir de n'importe quel matériau à haute conductivité thermique, y compris, mais sans s'y limiter, le cuivre, l'aluminium ou les alliages métalliques. Bien que le cuivre puisse avoir une conductivité thermique aussi élevée que 400 W/mK ou plus. L'aluminium est le métal le plus préféré pour les dissipateurs thermiques en raison de sa conductivité thermique relativement élevée et de sa facilité de fabrication. Pour améliorer la dissipation de la chaleur et la résistance à la corrosion, un revêtement en poudre acrylique peut être appliqué sur les surfaces intérieures et extérieures du boîtier en aluminium.
Le dissipateur thermique en aluminium peut être fabriqué selon différents processus avec des coûts et des performances variés. Les dissipateurs thermiques estampés sont la solution thermique la moins chère mais moins efficace que les dissipateurs thermiques extrudés et les dissipateurs thermiques moulés sous pression. Le processus d'extrusion est avantageux pour la fabrication de profils d'ailettes complexes qui permettent une plus grande dissipation de la chaleur grâce à une surface accrue. Les dissipateurs thermiques forgés ont une pureté d'aluminium très élevée et ont par conséquent une excellente conductivité thermique - généralement 20 % supérieure à celle des dissipateurs thermiques extrudés et moulés sous pression. L'aluminium de haute pureté peut avoir une conductivité thermique à température ambiante d'environ 210 W/mK. La fabrication extrudée et moulée sous pression implique souvent des éléments d'alliage pour un traitement plus facile, mais ces impuretés sont négatives pour les propriétés thermiques. Un dissipateur thermique en aluminium extrudé ou moulé sous pression a une conductivité thermique d'environ 160-200 W/mK. Comme le rapport coût/performance est souvent le facteur clé dans la conception du système, les dissipateurs thermiques forgés sont utilisés moins fréquemment que les autres types de dissipateurs thermiques. De plus, les boîtiers d'éclairage pour grande hauteur moulés sous pression offrent une construction monobloc et éliminent les opérations secondaires telles que l'usinage et l'assemblage et peuvent être moulés avec de nombreuses fonctionnalités telles que des ailettes, des chambres, des évents ou des ouvertures dédiés, ou des formes spécifiques pour une dissipation thermique maximale. Les luminaires UFO modernes pour grande hauteur sont de plus en plus conçus avec des facteurs de forme simplifiés pour des considérations esthétiques ainsi qu'une meilleure gestion thermique. Des boîtiers de luminaires correctement conçus, par exemple, peuvent éviter l'accumulation de poussière à long terme et la conductivité thermique du système ne se détériorera pas.
Une meilleure gestion thermique permet aux LED haute puissance d'un luminaire grande hauteur d'être pilotées à des niveaux de courant plus élevés tout en atténuant les effets négatifs sur la durée de vie et le rendement lumineux généralement liés à des températures ambiantes élevées. Les concepteurs ont plusieurs façons de refroidir les LED haute puissance grâce à l'utilisation d'autres technologies de gestion thermique passive, telles que les assemblages à base de caloducs. Un système de caloduc utilise un transfert de chaleur à deux phases par l'évaporation et la condensation d'un fluide de travail. D'autres stratégies de gestion thermique ont été développées qui utilisent des dispositifs de refroidissement actifs, tels que des ventilateurs, pour irradier la chaleur des LED. La convection d'air forcé générée par un ventilateur peut augmenter le transfert de chaleur vers l'air ambiant.
