GESTIONTHERMIQUE
Gestion thermique des LEDIncidence sur la qualité de la lumière et la qualité de vie
En bref:
La gestion thermique des LED est cruciale pour la qualité de la lumière et la durée de vie. Les puces LED présentent des défauts au fil du temps, ce qui entraîne une dégradation, c'est-à-dire que le rendement lumineux diminue continuellement. La durée de vie utile des LED dépend des heures de fonctionnement et de facteurs tels que la température, l'alimentation électrique et la qualité des matériaux, et est considérée indépendamment de la période de garantie.
Dégradation
Au cours du processus de vieillissement ordinaire d'une puce LED, des points de défaillance apparaissent sur le cristal semi-conducteur. Le nombre croissant de points de défaillance entraîne une diminution non linéaire du flux lumineux de la lampe LED ou du luminaire LED avec puce LED intégrée. Cette diminution du flux lumineux est appelée dégradation.
Contrairement aux sources lumineuses conventionnelles qui tombent soudainement en panne à la fin de leur durée de vie, les LED perdent continuellement du flux lumineux et éclairent par conséquent de moins en moins fort. C'est pourquoi on ne parle pas de durée de vie pour les LED, mais de durée de vie nominale ou utile (flux lumineux minimum déterminé à un moment défini).
Durée de vie utile = heures de fonctionnement = période pendant laquelle la solution d'éclairage peut encore être utilisée de manière judicieuse avec la puissance lumineuse encore disponible (diminue avec les années).
Contexte: dans de nombreux projets et appels d'offres, une durée de vie utile d'au moins 50.000 heures est exigée pour les produits sous l'aspect L80|Bxx.
Durée de vie utile versus garantie
La durée de vie utile se réfère généralement à la puce LED utilisée et à son alimentation électrique. Elle est indépendante de la période de garantie, qui commence le jour de la livraison + 10 jours de notre part au client.
Le droit à la garantie s'applique exclusivement pendant la période de garantie et indépendamment du fait que le produit ait été utilisé pendant 30.000 heures ou n'ait jamais été utilisé jusqu'à présent !
PS : Le point de départ de la garantie que nous indiquons est notamment la période de garantie que nous avons obtenue de notre fournisseur pour le produit concerné. Pour des raisons de réassurance, notre garantie vis-à-vis du client ne peut en général pas être plus élevée.
La durée de vie des LED est fortement influencée par les facteurs suivants :
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Température de fonctionnement et ambiante
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Alimentation électrique (courant de commande)
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Processus de fabrication des puces LED
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Composants de la puce LED et matériaux utilisés
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Électronique
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Nature et composition chimique du silicone qui sert de lentille dans la puce LED
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Qualité du phosphore utilisé ainsi que le procédé par lequel il est appliqué
Processus de vieillissement artificiel en fonctionnement continu
Tout d'abord, le flux lumineux d'une ampoule LED ou d'un luminaire avec ampoule intégrée (fixe) est mesuré dans la sphère d'Ulbricht. Ensuite, un test d'endurance de 6.000 heures est effectué dans une chambre climatique à température ambiante constante. Pour simuler le processus de vieillissement, les LED sont exposées à des températures constantes de 55° C, 85° C ainsi qu'à une température librement choisie par le fabricant (25° C pour ISOLED®). Des échantillons sont prélevés au moins toutes les 1.000 heures pour des mesures intermédiaires du flux lumineux.
Les valeurs obtenues pendant le test d'endurance constituent la base des calculs ultérieurs du pronostic valide sur la conservation du flux lumineux au moyen de la méthode TM-21. Si l'on reporte les valeurs moyennes des différentes données de mesure dans le système de coordonnées xy, comme le prescrit la méthode TM-21, on obtient une courbe exponentielle (x = heures de fonctionnement ; y = flux lumineux en %).
Méthode d'essai pour la classification de la durée de vie nominale des LED (LM-80, TM-21)
La durée de vie nominale des sources lumineuses et des luminaires ISOLED® est déterminée et définie par la méthode LM-80, indépendante du fabricant, ou selon la norme TM-21.
La méthode LM-80 est un standard industriel normalisé qui permet de déterminer la diminution du flux lumineux des lampes et des luminaires à LED. Cette méthode indique en détail comment et dans quelles conditions (notamment des températures ambiantes définies) les lampes doivent être testées afin de pouvoir fournir des données comparatives valables pour le calcul de la durée de vie nominale au moyen de la méthode TM-21.
TM-21 method
Perte de flux lumineux sur l'influence de différentes températures ambiantes Résultats des mesures se réfèrent à la durée de vie nominale de 25 000 heures de fonctionnement La norme de qualité ISOLED® est L70(6K)/B10
Détermination de la durée de vie utile
Lors du développement d'un type de puce, le producteur de puces détermine sa durée de vie utile au moyen du procédé TM21 ou LM80 sur une période de test d'au moins 3000 à 9000 heures maximum et extrapole de manière logarithmique les valeurs mesurées après cette "courte" période de derating (processus de vieillissement).
Jusqu'à présent, nous indiquons la durée de vie utile de nos produits sur leur emballage, dans notre catalogue et dans notre boutique en ligne sous l'aspect L70|B10. Cela signifie que nous demandons au producteur de puces au bout de combien d'heures d'utilisation 10% des exemplaires testés ont un flux lumineux (=lumen) qui n'est plus que sur 70% de la valeur initiale … et donc 90% ont encore plus de 70% de la valeur initiale en lumens. La durée de vie utile peut être convertie à l'aide d'une formule pour les autres aspects (façons de voir).
A partir de le Catalogue 2024 et progressivement sur les emballages des nouveaux lots de production, nous nous orienterons l'année prochaine vers l'UE et son règlement sur l'écoconception 2019/2020, dans lequel la "durée de vie" est une indication sous l'aspect L70|B50.
S'il est indiqué quand 50% des exemplaires présentent un flux lumineux inférieur à 70% de la puissance initiale après la période indiquée, le nombre d'heures imprimé est naturellement plus élevé qu'avec le point de vue actuel L70|B10 - on peut se demander si une telle indication est pertinente et si la solution d'éclairage avec un flux lumineux aussi réduit peut encore être utilisée de manière judicieuse jusqu'à la fin de cette période avec une indication L70|B50.
En attendant, les fiches techniques de nos articles contiennent des indications de durée de vie utile pour 6 aspects différents :
La méthode TM-21 pour déterminer la durée de vie utile des lampes LED est toujours en vigueur, mais elle a été améliorée par des mises à jour. La norme la plus récente est ANSI/IES TM-21-21, qui a été révisée afin d'affiner les formules de calcul de la conservation du flux lumineux. TM-21 projette la conservation du flux lumineux sur la base de données LM-80 collectées pendant au moins 6 000 heures. Il fournit une méthode standardisée pour prédire la durée de vie probable des LED à différentes températures et courants de fonctionnement. Les dernières révisions de la norme TM-21, y compris TM-21-19 et TM-21-21, ont introduit des méthodes d'interpolation supplémentaires afin
d'améliorer la précision des projections, en particulier lorsque la température de fonctionnement et le courant ne correspondent pas exactement aux conditions de test LM-80.
Remarque
La durée de vie utile calculée doit être au maximum six fois supérieure à la durée du test de durée. Dans le cas contraire, la durée du test doit être prolongée. Par exemple, pour pouvoir indiquer une durée de vie nominale de 50.000 h selon le test LM-80, il faut effectuer un test d'endurance d'au moins 8.333 heures.
Pour ISOLED® L80/B50!
La norme de qualité ISOLED® pour la durée de vie des lampes/luminaires à LED est L80/B50. Cette valeur dit ceci, (L80) que le flux lumineux (lumens) d'une lampe/d'un luminaire à LED ne survienne pas en dessous de 80 % de la valeur de puissance définie à la fin de la durée de vie nominale indiquée (indication sur la fiche technique du produit)
Exemple : Ampoule LED E27 8 W | 1.000 lumens | Heures de fonctionnement selon la fiche technique : 20.000 h
Après 20.000 heures de fonctionnement, 100 % de ces ampoules LED E27 émettent encore au moins 700 lumens de flux lumineux. Au moins 90 % de tous les articles de ce type de produit ont une puissance nettement supérieure et produisent plus de 700 lumens.
ATTENTION - NOTES IMPORTANTES
Une durée de vie nominale complète avec une bonne gestion thermique
1. Observer et respecter les indications du fabricant concernant les plages limites de température ambiante !
2. Veiller à ce que la circulation naturelle de l'air (convection) soit suffisante !
a. Luminaires à LED fermés : l'air chaud doit idéalement pouvoir s'échapper par une ouverture vers le haut ou être évacué par un pont thermique intégré ou un dissipateur thermique. Respecter la distance entre la lampe et le boîtier conformément aux indications du fabricant. Ne pas recouvrir l'arrière des dissipateurs thermiques intégrés !
b. Lampes LED encastrées dans la structure du bâtiment ou dans des faux plafonds : prévoir suffisamment d'espace libre entre le dissipateur arrière et la structure du bâtiment pour l'échange de chaleur - NE PAS recouvrir de matériaux isolants ou d'autres matériaux !
3. Éviter un rayonnement solaire direct et indirect prolongé (via des réflecteurs tels que des surfaces métalliques ou en verre réfléchissantes) !
Remarque : effets physiques tardifs
Curieusement, les dommages physiques et les dégradations de la lampe LED/du luminaire survenant en cas de température trop élevée (par ex. défauts dans le diélectrique des condensateurs intégrés) peuvent, dans certaines circonstances, ne se manifester qu'à des températures négatives. Les ampoules peuvent se mettre à clignoter, car la résistance à l'état passant des condensateurs et des CI peut avoir changé.
Convection naturelle et refroidissement
Les puces LED ainsi que l'ensemble de l'électronique d'une lampe/d'un luminaire LED génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement . Parfois, des températures allant jusqu'à 70° C sont atteintes à l'intérieur d'un luminaire fermé , même dans le cas d'une dissipation intelligente/efficace de la chaleur grâce, par exemple, à un corps de refroidissement intégré .
L'extérieur, les luminaires à LED peuvent atteindre des températures intérieures de plus de 80° C, même lorsqu'ils sont éteints , par exemple les jours de soleil. Ils sont exposés aux influences externes telles que la température extérieure de l'air ainsi que le rayonnement solaire direct et indirect (à travers le métal, le verre et autres surfaces réfléchissantes) . Le boîtier en métal/verre est donc encore plus chauffé .
Si les ampoules LED sont utilisées à une température trop élevée ou trop basse température ambiante trop basse, les cela se fait au détriment de la puissance, de la couleur de la lumière et de la durée de vie durée de vie bien sûr ! Les diodes électroluminescentes utilisées dans les ampoules LED les diodes électroluminescentes, les condensateurs électrolytiques, etc ainsi que les pilotes ICS en souffrent.
Dans tous les cas, il faut prévoir une circulation d'air naturelle ou un refroidissement pour maintenir un équilibre L'équilibre thermique doit être assuré !
Effets fréquents dus à une température ambiante trop élevée
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Augmentation du scintillement (perceptible inconsciemment)
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Clignotement visible (consciemment perceptible)
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ronronnement sonore
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Dégradation massive du rendu des couleurs (la valeur CRI chute)
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Changement de l‘emplacement de la couleur (la température de la couleur devient nettement plus froide)
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Des courants d‘appel plus élevés
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Aggravation des comportements d‘assombrissement
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Défaillance partielle ou totale des LED
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Puces
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Brûlage de puces LED
Ces effets négatifs peuvent déjà apparaître après un temps de fonctionnement très court .
Veuillez donc tenir compte de nos températures ambiantes recommandées dans les fiches techniques !
Aussi bien dans le cadre des tests d'assurance qualité obligatoires que pour la classification de la durée de vie nominale, mesure chez ISOLED® toutes les sources lumineuses/luminaires à LED avec puce LED intégrée dans l'une des deux sphères d'intégration (diamètre 0,5 m et 1,7 m).
RECOMMANDATION
Double hauteur | Triple Diamètre
Convertisseur de durée de vie utile
Après les heures de fonctionnement spécifiées h (= durée de vie utile), c'est le nombre de B% des unités fournies qui ont un flux lumineux inférieur à L% des lumens d'origine.
Résultats :
U_stundenL70B50:
U_stundenL80B10:
U_stundenL80B50:
U_stundenL90B10:
U_stundenL90B50:
Questions fréquentes sur la gestion thermique des LED
Les LED génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement, surtout dans la puce elle-même. Si cette chaleur n’est pas dissipée efficacement, la température de la LED augmente, ce qui entraîne un vieillissement plus rapide du cristal semi-conducteur. Cela réduit le flux lumineux, peut modifier la qualité des couleurs et raccourcit considérablement la durée de vie du luminaire. Une bonne gestion thermique assure une dissipation contrôlée de la chaleur, garantissant une qualité lumineuse constante, une efficacité énergétique et des luminaires durables.
La dégradation désigne la perte progressive et lente du flux lumineux d’une LED au fil du temps. Contrairement aux lampes à incandescence qui tombent en panne soudainement, les LED perdent progressivement de leur luminosité. ISOLED en tient compte lors du choix des produits et de la planification pour garantir que l’éclairage fournit la luminosité souhaitée pendant toute sa durée de vie.
Des températures ambiantes élevées augmentent la température de la puce, réduisant le flux lumineux, provoquant des variations de couleur et augmentant le risque de défauts. Des températures basses affectent surtout le comportement de mise en température mais peuvent légèrement réduire le rendement lumineux. Il est donc essentiel de planifier le lieu d’installation, de choisir des dissipateurs ou profils et d’assurer une ventilation suffisante.
La température de fonctionnement optimale est généralement d’environ 25 °C au niveau du boîtier. Des températures supérieures à 70 °C accélèrent le vieillissement des puces LED, réduisent le flux lumineux et peuvent raccourcir considérablement la durée de vie. Les produits ISOLED sont conçus pour fonctionner de manière stable et fiable même à des températures plus élevées, à condition d’être correctement installés.
"Durée de vie utile : période pendant laquelle une LED fournit encore au moins 70 % de son flux lumineux initial (L70).
Garantie : période pendant laquelle le fabricant est responsable des éventuels défauts.
Cela signifie : même après l’expiration de la garantie, la LED peut continuer à produire de la lumière, mais la luminosité diminue progressivement."
ISOLED utilise des méthodes normalisées telles que LM-80 (mesure de la diminution du flux lumineux dans des conditions définies) et TM-21 (projection de la durée de vie). Ces tests fournissent des données fiables permettant de calculer de manière réaliste la durée d’exploitation attendue et de planifier les projets conformément aux normes.
La chaleur est dissipée par rayonnement, convection et conduction. Une ventilation insuffisante peut fortement augmenter la température de fonctionnement, affectant la qualité lumineuse et la durée de vie. ISOLED recommande, lors de l’installation dans des boîtiers, plafonds ou profils étroits, une circulation d’air suffisante ou l’utilisation de dissipateurs.
Une dissipation insuffisante peut provoquer un scintillement des LED, des variations de couleur ou une défaillance prématurée du pilote. L’efficacité diminue également, entraînant une consommation d’énergie plus élevée. Les produits ISOLED sont donc conçus pour une dissipation thermique efficace afin de minimiser ces effets.
"Choisir des luminaires avec une gestion thermique efficace
Assurer une circulation d’air suffisante
Éviter l’exposition directe au soleil sur le luminaire
Utiliser des profils en aluminium ou des dissipateurs pour les rubans flexibles
Fonctionner dans les températures ambiantes spécifiées"
Oui, ISOLED propose des produits avec dissipateurs intégrés, profils en aluminium ou boîtiers spéciaux qui dirigent efficacement la chaleur. Ces luminaires sont particulièrement adaptés aux applications dans des espaces restreints, des cavités de plafond ou des situations à forte densité de puissance.
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