Pourquoi le dissipateur thermique en aluminium extrudé est-il populaire ?

Qu'il s'agisse de refroidir des unités centrales, des composants électroniques de puissance ou des modules LED, les dissipateurs thermiques sont essentiels pour éviter la surchauffe. Les dissipateurs en aluminium extrudé sont le choix le plus courant, utilisés dans des appareils allant des ordinateurs aux lecteurs industriels.

Les dissipateurs thermiques en aluminium extrudé sont populaires parce que l'extrusion offre une production rentable, des performances thermiques et une conception flexible.

J'expliquerai pourquoi ce processus fonctionne si bien - comment la conductivité thermique guide la forme, quelles géométries personnalisées sont possibles et où elles sont le plus utilisées.

Pourquoi l'extrusion est-elle idéale pour les dissipateurs thermiques ?

L'extrusion est la clé de la production de profils de dissipateurs thermiques économiques et efficaces en grandes quantités.

L'extrusion d'aluminium permet d'obtenir des sections transversales complexes, un espacement réduit des ailettes et un outillage peu coûteux, autant d'éléments essentiels pour les applications de dissipation thermique.

Principaux avantages de l'extrusion

Lorsque j'ai conçu un système de refroidissement pour un routeur industriel, l'extrusion a permis d'obtenir des milliers d'ailettes dans un profil mince, ce qui est impossible avec l'usinage ou le moulage à ce coût.

Comment la conductivité thermique influence-t-elle la conception ?

La conductivité thermique d'un matériau indique dans quelle mesure il diffuse la chaleur, ce qui est crucial pour l'efficacité du dissipateur thermique.

La conductivité thermique élevée de l'aluminium (~205 W/m-K) en fait un bon équilibre entre les performances, le poids et la facilité de fabrication.

Comparaison des matériaux

Le cuivre conduit la chaleur presque deux fois mieux, mais il est plus cher et plus lourd. L'aluminium offre la simplicité, une bonne conduction et la possibilité d'être extrudé.

Impact sur la conception

• Nombre d'ailettes et espacement : Des ailettes plus rapprochées augmentent la surface. Mais l'espacement doit équilibrer le flux d'air et la résistance thermique.
• Épaisseur de la base : Les bases plus épaisses réduisent la résistance thermique mais augmentent le poids.
• Hauteur de l'aileron : Les ailettes plus hautes améliorent le transfert de chaleur, mais peuvent osciller ou se plier.
• Orientation : Les ailettes verticales favorisent la convection naturelle ; les ailettes horizontales peuvent nécessiter un refroidissement actif.

Dans mon travail sur les réseaux de LED, les dissipateurs extrudés avec des ailettes verticales denses permettent aux LED de fonctionner à 30 °C de moins pour la même puissance.

Quelles sont les formes personnalisées possibles ?

L'extrusion ne permet pas seulement de façonner des ailettes rectangulaires, mais aussi de varier la section transversale à l'infini.

Presque toutes les sections 2D d'une complexité raisonnable peuvent être extrudées : ailettes fendues, supports en L, caloducs, clips, canaux multiples et points de montage.

Exemples de formes

1. Réseaux d'ailettes droites - ailettes parallèles classiques
2. Ailerons à broches - broches extrudées ou poteaux circulaires
3. Profilés de peigne ou d'escalier - pour un encombrement ou un débit d'air spécifique
4. Brides de montage intégrées - trous de boulons et fentes de vis intégrés
5. Canaux de caloducs divisés - intégrer directement les surfaces des tuyaux
6. Profils hybrides - combiner les ailettes avec des pièces de châssis ou des éléments de support

L'ajout de petits bossages, de canaux et de caractéristiques de montage dans une seule pièce extrudée élimine l'usinage secondaire et l'assemblage.

Dans un cas, j'ai ajouté des pattes de fixation intégrées aux dissipateurs de chaleur pour les modules d'alimentation, ce qui a permis d'économiser 15% sur le coût et le temps d'assemblage par rapport à l'ajout ultérieur de supports.

Quelles sont les industries qui les utilisent le plus ?

Les dissipateurs thermiques en aluminium extrudé sont omniprésents, des ordinateurs aux panneaux solaires.

Ils sont largement utilisés dans l'électronique, l'éclairage LED, la conversion d'énergie, l'automobile, les télécommunications et les machines industrielles.

Applications industrielles typiques

Dans le domaine de l'électronique solaire, nous avons conçu un profilé de dissipateur thermique qui s'enroule autour d'un châssis, combinant le dissipateur thermique et le boîtier en une seule pièce extrudée. Cela a permis de réduire le temps d'assemblage et d'améliorer les performances de refroidissement.

? ? Approfondissement : Comment la forme affecte le refroidissement

1. Nageoires par pouce (FPI)

   • FPI plus élevé = plus de surface = meilleure dissipation de la chaleur
   • Mais trop d'ailettes limitent la circulation de l'air et peuvent provoquer la formation de points chauds.

2. Épaisseur de l'ailette

   • Les ailettes plus épaisses diffusent mieux la chaleur mais pèsent plus lourd

3. Rapport entre la base et l'aileron

   • L'équilibre idéal permet de maintenir la diffusion de la chaleur de base tout en offrant une surface suffisante.

4. Orientation du flux d'air

   • La convection naturelle par rapport à l'air forcé (ventilateurs) affecte l'espacement et la hauteur des ailettes.

5. Espacement et canaux d'écoulement de l'air

   • Les profils peuvent inclure des canaux internes ou des agencements combinés pour diriger l'air.

Grâce à l'analyse CFD, j'ai optimisé un profilé extrudé de manière à ce que les ailettes d'une LED refroidie par ventilateur restent à moins de 3 °C de la température de base à une puissance de 100 watts.

Faites-vous poser des questions

Conclusion

• L'extrusion est idéale pour les dissipateurs : il offre complexité, surface et rentabilité.
• Conductivité thermique de l'aluminium est un bon compromis entre performance et praticité.
• Profils personnalisés résoudre des problèmes d'ingénierie réels et réduire le nombre de pièces.
• Industries de l'électronique à l'énergie utilisent quotidiennement des dissipateurs thermiques en aluminium extrudé.

Si vous souhaitez obtenir de l'aide pour optimiser la conception des profils, sélectionner les alliages ou vérifier les performances thermiques, n'hésitez pas à m'en faire part !