Comment fonctionne une LED ?

Comment fonctionne une LED

Les LED (diodes électroluminescentes) occupent une place de plus en plus importante dans la technologie de l'éclairage. Les sources lumineuses à haut rendement énergétique, robustes et extrêmement flexibles se trouvent à la fois dans de puissants projecteurs de hall à LED ainsi que des lumières d'ambiance pour le salon. Comment fonctionne une LED et quels types il y a en gros, vous pouvez lire plus loin ici. L'objectif est de fournir un bref aperçu - sans plonger dans les profondeurs techniques.

Wie eine LED funktioniert

Les LED sont basées sur le principe de l'électroluminescence.

Il s'agit techniquement de diodes, ce qui signifie qu'il s'agit d'un composant électronique. Contrairement aux radiateurs chauds, les ampoules à incandescence, dans lesquelles on fait briller des fils, ou les tubes fluorescents, dans lesquels un gaz brille. L'électroluminescence a été découverte dès 1907 par Henry Joseph Round. Les premières diodes électroluminescentes (DEL) sont apparues sur le marché en 1967 (d'abord rouges, puis d'autres couleurs). Elles étaient principalement utilisées comme lumière fonctionnelle sur des appareils techniques et sont toujours utilisées aujourd'hui. En 1995, les premières LED blanches utilisables pour l'éclairage sont apparues sur le marché.

Cristaux semi-conducteurs

Dans l'électroluminescence, la lumière est générée dans l'une des nombreuses couches de cristaux semi-conducteurs. Cette lumière est monochromatique - la couleur dépend du matériau du cristal semi-conducteur. Le rouge, le jaune, le bleu et le vert peuvent être produits directement à partir des cristaux lorsque le courant les traverse.

La lumière blanche pour la technique d'éclairage n'est pas incluse. Celle-ci est générée par la conversion de la luminescence à l'aide d'un revêtement. Ces couches de phosphore - semblables aux tubes fluorescents - sont excitées et émettent de la lumière, qui se mélange ensuite à la lumière de la LED bleue pour former un spectre global. En fonction de la composition de cette couche, les LED bleues peuvent ainsi être ajustées à différents Kelvin (couleurs de lumière) et apparaître blanches. Le rendement lumineux des couleurs plutôt bleues ou froides (5000K-6000K) est généralement plus élevé que celui des couleurs plus chaudes (2700K).

Dissipateur thermique

Le semi-conducteur est ensuite monté sur un dissipateur thermique, qui dissipe la chaleur des cristaux semi-conducteurs sensibles. Cela garantit la longue durée de vie de la LED. Si le semi-conducteur est chauffé au-dessus de sa température maximale spécifiée pendant une longue période, la luminosité diminue rapidement - jusqu'à la défaillance totale.

Types de diodes électroluminescentes

  • Haute puissance et basse puissance

    Les LED haute puissance sont des diodes électroluminescentes qui fonctionnent avec plus de 20mA. Toutes les autres sont appelées diodes à faible puissance. Les LED haute puissance permettent de disposer de sources lumineuses plus puissantes dans un espace plus réduit. Cependant, la dissipation de la chaleur est également un problème majeur.

  • LEDs DIP

    Le premier type de LED est la LED DIP (dual-in-line-package). Cette LED, qui peut être soudée à la carte avec 2 fils de couleurs différentes, est probablement aussi le type le plus connu. La luminosité de ces LED diminue rapidement. Ils sont souvent utilisés comme indicateurs dans les appareils électriques.

  • La LED SMD (Surface-mounted Device)

    SMD est probablement le type de LED le plus courant aujourd'hui, de l'éclairage industriel à l'éclairage résidentiel. Les semi-conducteurs sont soudés dans un circuit et forment une unité avec le dissipateur thermique, qui peut ensuite être collé sur une carte de circuit imprimé et soudé à la machine. Le cristal semi-conducteur est soudé directement dans le dissipateur thermique - ce joint de soudure sert au transfert direct de chaleur et constitue une partie de la connexion électrique. L'autre partie de la connexion électrique est prise en charge par un fil dit de liaison, qui part du cristal. Celle-ci est très fine afin de ne pas faire écran à la lumière. Dans les LED SMD, on utilise aussi bien des LED à faible puissance que des LED à forte puissance. Des luminaires extrêmement lumineux et flexibles sont donc possibles.

Wie funktioniert eine SMD LED
  • La LED COB (Chip-on-Board)

    Dans les LED COB, le cristal semi-conducteur est collé directement et logé sur la carte en aluminium ou en céramique (circuit imprimé) et relié électriquement par des fils de liaison. Cela permet une très bonne dissipation de la chaleur dans un espace très réduit. Grâce à une production moins complexe, un très bon rapport qualité-prix est également possible. L'angle de rayonnement est réalisé par une lentille en époxy, qui est montée au-dessus du semi-conducteur. En fonction de la courbure de la gouttelette d'époxy, la LED rayonne plus ou moins largement. Les dissipateurs thermiques peuvent être plus petits pour les modules COB car une grande partie de la chaleur est déjà absorbée par la carte COB.

    Cette technologie permet une conception très dense des LED et donc une efficacité lumineuse élevée dans un espace très réduit. 

Wie funktioniert eine COB LED