grundlagen led-technik, weiße led

Les bases de la technologie LED

Les LED blanches

L'avènement de la technologie LED dans tous les domaines de la technologie d'éclairage progresse inexorablement et à une vitesse considérable.

Pourquoi?

Un nouveau produit n'est accepté par un client que s'il lui accorde un avantage sur un produit existant.
C'est exactement ce qui se passe dans le cas de l'éclairage LED:
Les coûts d'entretien de l'éclairage sont réduits jusqu'à 60%.

Avec une durée de vie de plus de 60 000 heures, les travaux d'entretien sont éliminés en remplaçant les ampoules. Lors de la disposition des bulbes, après la fin de leur vie, pas de métaux lourds tels que le mercure ou similaire. Il n'est donc pas surprenant que cette technique ait initié un changement fondamental dans la technologie d'éclairage.

Structure d'une LED

La LED (diode électroluminescente de lumière) est un composant à semi-conducteur, peut passer le courant dans une seule direction.
Si le courant coule dans la direction du débit, la LED, en fonction du matériau semi-conducteur et du dopage (introduction d'atomes étrangers), émet des radiations lumineuses.

Structure de base d'une diode électroluminescente
aufbau led

Comment la lumière blanche est-elle générée?

La méthode habituelle de production de lumière blanche consiste à fusionner la lumière d'une LED bleue et d'un colorant luminescent à large bande.

erzeugen weißes licht

Types de montage de la LED

Il existe deux types de base d'installation pour les LEDs blanches:

Composants montés en surface (SMD)
    La LED est soudée directement sur la carte. Contrairement à l'assemblage avec "composants câblés", la technologie SMD nécessite moins d'espace et permet une meilleure connexion thermique
Puces LED montées en surface (COB)
    Les semi-conducteurs sans boîtier sont appliqués directement sur le substrat (matériau support. Cette procédure permet La «densité d'emballage», par rapport à la technologie SMD. L'énorme avantage technique de la lumière des modules COB réside dans l'homogénéité de l'émission de lumière. Ainsi, un cône de lumière cohérente et aucun point de lumière unique sont atteints. est aussi utilisé comme substrat céramique, la condition préalable pour un refroidissement optimal, qui contribue à augmenter l'efficacité et la durée de vie.

aufbau smd modul aufbau cob modul

Module SMD

Module COB, Contour clair grâce à une émission de lumière
homogène avec technologie COB

bild aufbau cob modul

Structure schématique d'un module COB

Caractéristiques de qualité d'une LED

La qualité d'un module LED est déterminée, entre autres, par le taux de défaillance et la diminution du flux lumineux pendant la durée de vie.

Taux d'échec
    Le taux de défaillance des modules LED est le pourcentage de modules LED qui n'émettent pas de lumière. Le taux d'échec habituel pour les modules LED est de 0,2% par 1 000 heures. Cela signifie que jusqu'à 10% des modules peuvent avoir échoué après 50 000 heures. Le taux d'échec est appelé cz.
Diminution du flux lumineux (dégradation)
    Au cours de la vie des modules LED perdre en raison de changements chimiques et physiques, en luminosité. La dégradation au cours de la vie est décrite par la taille LX. La taille LX indique quel flux lumineux est toujours atteint après la durée nominale des modules del. Par exemple, L70 à 50 000 heures signifie que 70% du flux lumineux initial est atteint après 50 000 heures.

    En plus du taux d'échec CZ, la part de défaut est également directement liée à la durée nominale de LX. La taille BY indique le pourcentage de modules LED pouvant tomber en dessous de la valeur LX. La taille par indique le pourcentage de modules LED qui sont autorisés à descendre en dessous de la valeur LX. Une indication commune est B50. Par la suite, 50% des modules,

    La durée de vie des modules LED est donc donnée en considération de la progressive (par exemple L70/B50) et de la diminution soudaine du courant lumineux (p. ex. L0/C10). Ainsi, les effets du vieillissement et de l'échec total d'un module LED sont pris en compte.
Flux lumineux
    Der Lichtstrom in Lumen (lm) ist abhängig von der Höhe des Stroms im Betriebsgerät (Treiber). Gängige Treiberströme sind 350/500/700/1050 mA. Je höher der Treiberstrom, desto größer der Lichtstrom. Ebenso ist der Lichtstrom abhängig von der Lichtfarbe. Je "kälter" das Licht (hohe Farbtemperatur), desto größer der Lichtstrom.

Efficacité

L'efficacité est le rapport du flux lumineux L en lumens (lm) à la puissance électrique appliquée P en watts (W). Il convient de noter qu'à la performance du système d'alimentation (ampoule ainsi que dispositif d'exploitation) et le flux lumineux, la lumière « chauds » (flux lumineux à température de fonctionnement) sont utilisés.

Une solution système optimisée offre des composants coordonnés. Les paramètres des différents composants aident à faire le bon choix. Les paramètres des pilotes LED sont principalement le facteur d'efficacité et le facteur de puissance. L'efficacité devrait être > 0,85 et le facteur de puissance pour les appareils Avec une puissance de connexion de > 25 W à 0,9.

Couleur de lumière

Cette classification est codifiée dans le "Code photométrique" et s'applique aux LED dans la même mesure que pour les lampes fluorescentes. Exemple: 830 signifie
    8   = Indice de rendu des couleurs (IRC)> 80,
    30 = 3000 K. Si l'utilisation de couleurs claires "plus froides" est possible, l'efficacité d'un système         d'éclairage peut être encore augmentée.
Informations en Kelvin (température de couleur), p. ex.
    3000 K pour blanc chaud
    4000 K pour blanc neutre
    5000 K pour blanc froid

Rendu des couleurs

Pour calculer l'indice de rendu des couleurs CRI, 14 couleurs de test sont définies. Cependant, pour le calcul de l'indice général de rendu des couleurs Ra, seules les huit premières couleurs de test sont utilisées.

CRI-Index

Indice de rendu des couleurs, CRI> 80

Cette valeur représente une valeur moyenne, c'est-à-dire avec le même cri, il peut y avoir des écarts dans les couleurs individuelles RI. Selon la tâche visuelle (reconnaissance des couleurs dans les textiles, travail de bureau, travail dans une station de commutation) les exigences pour la reproduction des couleurs sont très différentes.

Si aucune condition particulière n'est imposée au rendu des couleurs, cela peut être utilisé en faveur de l'efficacité, car la puissance lumineuse augmente avec la diminution de l'IRC.

Tolérance de couleur

Les ellipses MacAdam sont utilisées pour déterminer les écarts de couleur visuels.

Ils représentent les zones du nuancier où les couleurs de comparaison sont perçues de façon équidistante autour d'une teinte de référence (MacAdam: physicien américain). Jusqu'à 3 tolérances de couleur Macadam sont pratiquement méconnaissables. En cas de déviations plus importantes, les différences de couleur sont visibles, ce qui peut augmenter au cours de la durée de vie.
On peut voir clairement que les ellipses MacAdam dans les zones vertes et jaunes de l'espace colorimétrique CIE sont significativement plus grandes que dans la zone bleue ou violette. Cet effet montre que l'œil humain perçoit moins les différences de couleur avec les LED vertes qu'avec les LED bleues.

McAdam Elipsen

Binning

En raison des tolérances de production, les plus petites tolérances dans les LED peuvent provoquer des écarts du flux lumineux et de la température de couleur.
Afin de maintenir ces écarts dans des limites, les LEDs sont divisées en classes de tolérance (binning). Ainsi, la qualité dépend directement des limites de tolérance définies.

Gestion thermique

L'efficacité lumineuse et l'espérance de vie d'un module LED dépendent de manière décisive de la gestion thermo.

La chaleur est dissipée par le circuit imprimé et le boîtier (= refroidissement passif). Une connexion à grande échelle et solide du circuit imprimé et du boîtier favorise la dissipation de la chaleur.
Dans certains modèles de luminaires, les ailettes de refroidissement augmentent la surface et abaissent ainsi la température, tandis que dans d'autres types de construction, l'air ou l'eau sont également utilisés pour le refroidissement actif.

La dissipation thermique est un indicateur de qualité important de l'éclairage LED, car sans refroidissement, la durée de vie serait réduite à quelques centaines d'heures.

contrôle de l'éclairage

Fondamentalement, les LED peuvent être atténuées. En tant que technologie commune, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) a été établie.
Pour les signaux de commande de lumière connus 1-10 V, DALI, DMX, des interfaces pour la conversion en un signal PWM sont disponibles ou des dispositifs intégrés sont proposés.

Pulsweiten modulation

Normes et lignes directrices

sécurité:
    Modules LED pour éclairage général
    DIN EN 62031 (VDE 0715-5)
    Dans ce cas, les exigences de sécurité ainsi que les conditions de conformité et les méthodes d'essai des modules del, avec ou sans dispositif d'exploitation intégré, sont définies.
Dispositifs et commande de LED
    IEC 61347-1 und IEC 61347-2-13
    Ici, les exigences pour la sécurité des dispositifs de commande pour les modules LED sont définies.
Contrôle de la langue uniforme pour la technologie LED
    IEC 62504 (Stade CDV)
    Des termes et des définitions uniformes sont reproduits ici pour s'assurer que la technologie LED est capable de faire une évaluation similaire sur la base d'une compréhension commune.
Caractéristiques:
    IEC/PAS 62717 (Modules LED) et IEC 62384 (Dispositifs de commande de LED)
Des spécifications d'éclairage ont été développées dans les comités techniques de la Cie:
    - Normes pour les mesures d'intensité de LED TC2-46 CIE/ISO
    - Mesure des propriétés optiques de LED-Clustern et Arrays TC2-50
    - Mesure du rayonnement et de la luminance des LED LEDs TC2-58
    - Mesure optique de High-Power LEDs TC2-63
    - Méthode de test rapide pour les LED TC2-64

Sécurité photobiologique des lampes et des systèmes de lampe:
    IEC 62471, DIN EN 62471 (VDE 0837-471)
    Cette norme internationale, qui relève de la directive européenne sur la sécurité en basse tension, décrit comment les sources de lumière, y compris les LED, les modules LED et les lumières LED, sont mesurées et évaluées.

ZHAGA
    Compte tenu des progrès rapides continus de la technologie LED, Zhaga, un consortium international de l'industrie de l'éclairage, permettra de faciliter l'interchangeabilité des produits de différents fabricants.

    L'interchangeabilité est obtenue par la définition d'interfaces pour une multitude de moteurs légers spécifiques à l'application (combinaison de modules LED et de dispositifs d'exploitation).

    Les spécifications Zhaga couvrent les dimensions physiques ainsi que les paramètres photométriques, électriques et thermiques des moteurs de lumière LED (LL).