À chaque fois que nous communiquons avec nos clients, un mot revient sans cesse : garantie. Chaque client souhaite une durée de garantie différente, allant de deux à trois ans, et certains en demandent même cinq.
Mais en réalité, dans de nombreux cas, les clients eux-mêmes ignorent peut-être d'où provient cette durée de garantie, ou bien ils suivent simplement l'opinion générale et pensent que les LED devraient être garanties pendant une période aussi longue.
Aujourd'hui, je vous emmène dans le monde des LED pour découvrir comment la durée de vie des lampes est définie et évaluée.
Tout d'abord, en ce qui concerne les LED, en termes d'apparence, on peut voir au premier coup d'œil qu'elles diffèrent des sources lumineuses traditionnelles, car presque toutes les LED possèdent une caractéristique distinctive :un dissipateur thermique.
Les différents dissipateurs thermiques ne sont pas là pour embellir les lampes LED, mais pour améliorer leur fonctionnement.
Les clients se demanderont alors pourquoi les sources lumineuses précédentes utilisaient rarement des radiateurs, alors qu'à l'ère des LED, presque toutes les lampes utilisent des radiateurs ?
Les sources lumineuses traditionnelles, comme les lampes à filament de tungstène, utilisaient le rayonnement thermique pour émettre de la lumière et ne craignaient donc pas la chaleur. La structure de base d'une LED est une jonction PN semi-conductrice. Une légère élévation de température diminue ses performances ; la dissipation thermique est donc essentielle pour une LED.
Tout d'abord, examinons la composition et le schéma de principe d'une LED.
Conseils : La puce LED génère de la chaleur lorsqu'elle fonctionne. La température de sa jonction PN interne est appelée température de jonction (Tj).
Et, plus important encore, la durée de vie des lampes LED est étroitement liée à la température de jonction.
Un concept qu'il nous faut comprendre : lorsque l'on parle de la durée de vie d'une LED, cela ne signifie pas qu'elle est totalement inutilisable, mais lorsque le flux lumineux de la LED atteint 70 %, on considère généralement que « sa durée de vie est terminée ».
Comme le montre la figure ci-dessus, si la température de jonction est maintenue à 105 °C, le flux lumineux de la lampe LED diminue de 70 % après environ 10 000 heures d'utilisation. En revanche, si elle est maintenue à environ 60 °C, sa durée de vie atteint environ 100 000 heures, le flux lumineux diminuant alors de nouveau de 70 %. La durée de vie de la lampe est ainsi multipliée par 10.
Dans la vie de tous les jours, on constate le plus souvent que la durée de vie des LED est de 50 000 heures, ce qui correspond à une température de jonction maintenue à 85 °C.
La température de jonction étant un facteur déterminant pour la durée de vie des lampes LED, comment la réduire ? Pas de panique ! Commençons par examiner le mécanisme de dissipation thermique de la lampe. Une fois ce mécanisme compris, vous saurez naturellement comment abaisser la température de jonction.
Comment les lampes dissipent-elles la chaleur ?
Il faut d'abord connaître les trois modes de transfert de chaleur les plus courants : la conduction, la convection et le rayonnement.
Les principaux modes de transmission du radiateur sont la dissipation de chaleur par conduction et convection, et la dissipation de chaleur par rayonnement en convection naturelle.
Principes de base du transfert de chaleur :
Conduction: La façon dont la chaleur se propage le long d'un objet, d'une partie plus chaude vers une partie plus froide.
Quels sont les facteurs qui influencent la conduction thermique ?
① Conductivité thermique des matériaux de dissipation de chaleur
② Résistance thermique due à la structure de dissipation de chaleur
③ Forme et taille du matériau thermoconducteur
Radiation: Le phénomène des objets à haute température rayonnant de la chaleur directement vers l'extérieur.
Quels sont les facteurs qui affectent le rayonnement thermique ?
① Résistance thermique de l'environnement et du milieu environnants (principalement l'air)
② Les caractéristiques du matériau de rayonnement thermique lui-même (généralement les couleurs foncées rayonnent plus fortement, mais en réalité le transfert de rayonnement n'est pas particulièrement important, car la température de la lampe n'est pas trop élevée et le rayonnement n'est pas très fort)
Convection : Une méthode de transfert de chaleur par circulation de gaz ou de liquide.
Quels sont les facteurs qui influencent la convection thermique ?
① Débit et vitesse du gaz
② Capacité thermique massique, vitesse d'écoulement et volume du liquide
Dans les lampes LED, le dissipateur thermique représente une part importante du coût. Par conséquent, si la conception et les matériaux du dissipateur sont inadéquats, la lampe risque de présenter de nombreux problèmes après-vente.
Cependant, il ne s'agit en réalité que d'un présage, et l'attention se porte désormais sur le présent.
En tant que consommateur, comment jugez-vous si la dissipation de chaleur d'une lampe est bonne ou non ?
La méthode la plus professionnelle consiste bien sûr à utiliser un équipement professionnel pour effectuer les tests de température de jonction.
Cependant, un tel équipement professionnel peut être hors de portée pour le commun des mortels, il ne nous reste donc plus qu'à utiliser la méthode la plus traditionnelle qui consiste à toucher la lampe pour en sentir la température.
Une nouvelle question se pose alors : vaut-il mieux avoir chaud ou non ?
Si le radiateur est chaud au toucher, ce n'est certainement pas bon.
Si le radiateur est chaud au toucher, le système de refroidissement est probablement défectueux. Soit le radiateur a une capacité de dissipation thermique insuffisante et la chaleur de la puce ne peut être dissipée à temps, soit la surface de dissipation thermique effective est insuffisante et la conception structurelle présente des défauts.
Même si le corps de la lampe n'est pas chaud au toucher, cela ne signifie pas forcément qu'il est bon.
Lorsqu'une lampe LED fonctionne correctement, un bon radiateur doit avoir une température plus basse, mais un radiateur plus froid n'est pas forcément un bon radiateur.
La puce ne génère que peu de chaleur, conduit bien la chaleur, la dissipe efficacement et reste agréable au toucher. C'est un bon système de refroidissement ; son seul « inconvénient » est un léger gaspillage de matériau.
En présence d'impuretés sous le substrat et en cas de mauvais contact avec le dissipateur thermique, la chaleur ne sera pas évacuée et s'accumulera sur la puce. Celle-ci ne sera pas chaude au toucher à l'extérieur, mais son intérieur sera déjà très chaud.
Je voudrais ici recommander une méthode utile : la « méthode d’éclairage d’une demi-heure », pour déterminer si la dissipation de la chaleur est bonne.
Remarque : « Méthode d'éclairage d'une demi-heure » provient de l'article
Méthode d'éclairage d'une demi-heure :Comme nous l'avons déjà mentionné, en général, lorsque la température de jonction d'une LED augmente, le flux lumineux diminue. Par conséquent, en mesurant la variation d'éclairement de la lampe placée au même endroit, on peut en déduire la variation de température de jonction.
Choisissez tout d'abord un endroit non perturbé par la lumière extérieure, puis allumez la lampe.
Après avoir allumé la lampe, prenez immédiatement un luxmètre et mesurez-le, par exemple 1000 lx.
Maintenez la position de la lampe et de l'éclairement inchangée. Après une demi-heure, effectuez une nouvelle mesure avec l'éclairement. Une valeur de 500 lx indique une diminution du flux lumineux de 50 %. L'intérieur est extrêmement chaud. Si vous touchez l'extérieur, la température reste correcte. Cela signifie que la chaleur ne s'est pas dissipée. Différence.
Si la valeur mesurée est de 900 lx et que l'éclairement ne diminue que de 10 %, cela signifie qu'il s'agit de données normales et que la dissipation de chaleur est très bonne.
Domaine d'application de la méthode d'illumination d'une demi-heure : Nous établissons la courbe d'évolution du flux lumineux en fonction de la température de jonction pour plusieurs puces couramment utilisées. Cette courbe permet de déterminer la baisse du flux lumineux (en lumens) et, indirectement, l'élévation de la température de jonction (en degrés Celsius).
Colonne 1 :
Pour la puce OSRAM S5 (30 30), le flux lumineux a chuté de 20 % par rapport à 25 °C et la température de jonction a dépassé 120 °C.
Colonne two:
Pour la puce OSRAM S8 (50 50), le flux lumineux a chuté de 20 % par rapport à 25 °C et la température de jonction a dépassé 120 °C.
Colonne trois :
Pour la puce OSRAM E5 (56 30), le flux lumineux a chuté de 20 % par rapport à 25 °C et la température de jonction a dépassé 140 °C.
Colonne quatre :
Pour la puce blanche OSLOM SSL 90, le flux lumineux est inférieur de 15 % à celui à 25 °C, et la température de jonction a dépassé 120 °C.
Cinquième colonne :
La puce Luminus Sensus Series a vu son flux lumineux chuter de 15 % par rapport à 25 °C, et la température de jonction a dépassé 105 °C.
Comme le montrent les images ci-dessus, si l'éclairage à chaud diminue de 20 % après une demi-heure par rapport à l'état froid, la température de jonction dépasse la plage de tolérance de la puce. On peut donc conclure que le système de refroidissement est défectueux.
Bien sûr, cela représente la majorité des cas, et tout a ses exceptions, comme le montre la figure :
Bien sûr, pour la plupart des LED, on peut utiliser la méthode d'éclairage d'une demi-heure pour juger si elle est bonne ou non, avec une baisse de 20 %.
Avez-vous retenu la leçon ? À l’avenir, lorsque vous choisirez des lampes, vous devrez être attentif. Il ne s’agira pas seulement de se fier à leur apparence, mais d’utiliser votre sens de l’observation pour faire le bon choix.
Date de publication : 24 mai 2024
