Gilles :
Il faut donc de la section pour conduire au mieux (sans résistance, donc sans gradiant de tempé) afin que le radiateur assure un bon transfert de l'énergie de la led vers la surface rayonnante du radiateur.
La surface n'est donc pas seule a prendre en compte et uen feuille, même frippée, reste une feuille avec une faible section et donc un très mauvais rendement thermique.
Tout à fait ! Pour clarifier les choses, on peut schématiser le processus de refroidissement d'une LED avec un radiateur et faire une analogie avec un circuit électrique.
En thermique, nous avons : P = (T2 - T1) / R avec :
R = résistance thermique
P = puissance en watts traversant la résistance
T2 - T1 = différence de température aux bornes de la résistance thermique
En électricité, nous avons : I = (U2 - U1) / R avec :
R = résistance électrique
I = intensité du courant électrique traversant la résistance
U2 - U1 = différence de potentiel aux bornes de la résistance
Le schéma thermique du refroidissement d'une LED (ou autre composant produisant de la chaleur) avec un radiateur est le suivant.
- 130412_Schéma thermique d'un radiateur.jpg (15.18 Kio) Vu 4703 fois
La chaleur est produite au niveau de la jonction de la LED, soit le point J à gauche qui est porté à une température T0. . Le but est d'évacuer cette chaleur vers l'air ambiant, à droite, qui est à une température T5. Chaque fois que la puissance P traverse une résistance, il y a abaissement de la température (selon la formule ci-dessus) pour arriver au final à la température de l'air et du milieu ambiant T5 < To. Pour abaisser la température de la jonction J, il faut donc que toutes ces résistances soient les plus faibles possibles.
R1 représente la résistance thermique entre la jonction et la base de la LED. Les constructeurs s'efforcent de la réduire pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur et donc une plus grande puissance de la LED
R2 représente la résistance thermique de contact entre la LED et le radiateur. On peut le rendre pratiquement égale à zéro en utilisant de la pâte thermique.
R3 représente la résistance thermique entre la surface du radiateur au contact de la LED et la surface du radiateur au contact de l'air ambiant. R3 est donné par la formule : R = RS x L / S avec :
RS = résistivité du matériau utilisé pour la radiateur. Le cuivre et l'aluminium ont des faibles résistivités comparées à l'acier
L = longueur parcourue par la chaleur dans le radiateur
S = section du radiateur
Cette formule s'applique dans le cas de la chaleur cheminant le long d'un barreau. Avec un radiateur réel, il s'agit d'une longueur et d'une surface équivalente.
- Dans le cas d'un radiateur n'utilisant pas un ventilateur, R3 est négligeable si sa section est suffisante, en pratique si les épaisseurs des ailettes et du "corps" du radiateur sont au moins égales à 3mm.
R4 est la résistance thermique de conduction de la chaleur entre la surface du radiateur et l'air ambiant qui vient lécher cette surface par convection. R4 est grosso modo inversement proportionnel à la surface, mais ce n'est pas une résistance linéaire, au contraire des précédentes.
R5 est la résistance correspondant au rayonnement thermique du radiateur selon la loi physique de Boltzmann. R5 est proportionnel à la surface
apparente du radiateur (comme le filament d'une ampoule). R5 tient compte à la fois du rayonnement thermique émis par le radiateur et de celui qu'il reçoit du milieu ambiant. R5 n'est pas linéaire, comme R4.
En pratique
Il faut minimiser R2, c'est à dire bien appliquer la LED contre une surface plane du radiateur et utiliser de la pâte thermique.
Si le radiateur n'est pas ventilé, il faut :
1. Utiliser un radiateur de surface suffisante pour minimiser R4 et R5, avec une épaisseur au moins égale à 3mm pour rendre R3 négligeable.
2. Faire en sorte que la convection de l'air autour du radiateur se fasse facilement et ne soit pas gênée, sinon on augmenterait R4.
Le cas des radiateurs d'ordinateur fonctionnant avec un ventilateur est différent. La ventilation forçant la circulation de l'air, on a donc intérêt à avoir une grande surface de dissipation avec de nombreuses ailettes, ce qui permet en contrepartie de réduire l'épaisseur du radiateur et des ailettes et donc son encombrement.
A noter que ces radiateurs prévus pour être ventilés fonctionnent mal en convection naturelle pour deux raisons :
1. l'épaisseur est trop faible ce qui augmente R3
2. l'air circule mal entre les ailettes trop rapprochées, ce qui augmente R4.
