Introduction
Les LEDs conviennent à de nombreuses applications d’éclairage. Elles sont conçues pour produire beaucoup de lumière à partir d’un petit facteur de forme tout en maintenant une efficacité fantastique. Ici chez LEDSupply, il existe une variété de LEDs pour toutes sortes d’applications d’éclairage différentes, le truc est de savoir comment les utiliser. La technologie LED est un peu différente des autres éclairages avec lesquels la plupart des gens sont familiers. Cet article est là pour expliquer tout ce que vous devez savoir sur l’éclairage LED : comment alimenter les LEDs en toute sécurité afin d’obtenir le maximum de lumière et la durée de vie la plus longue possible.
Qu’est-ce qu’une LED exactement ?
Une LED est un type de diode qui transforme l’énergie électrique en lumière. Pour ceux qui ne le savent pas, une diode est un composant électrique qui ne fonctionne que dans une direction. Fondamentalement, une LED est un composant électrique qui émet de la lumière lorsque l’électricité circule dans une direction, de l’anode (côté positif) à la cathode (côté négatif). LED est un acronyme qui signifie ‘Light Emitting Diode’ (diode électroluminescente). Fondamentalement, les LEDs sont comme de petites ampoules, elles nécessitent simplement beaucoup moins de puissance pour s’allumer et sont beaucoup plus efficaces pour produire une grande quantité de lumière.
Types de LEDs
En termes généraux, nous proposons deux types de LEDs :
LEDs traversantes de 5 mm et montées en surface.
LEDs de 5 mm
Les LEDs de 5 mm sont des diodes à l’intérieur d’une lentille de 5 mm de diamètre avec deux pattes métalliques fines en bas. Elles sont utilisées dans des applications où une faible quantité de lumière est requise. Les LEDs de 5 mm fonctionnent également à des courants d’alimentation beaucoup plus faibles, atteignant au maximum environ 30 mA, tandis que les LEDs montées en surface nécessitent un minimum de 350 mA. Toutes nos LEDs de 5 mm proviennent de grands fabricants et sont disponibles dans une variété de couleurs, d’intensités et de motifs d’éclairage. Les LEDs traversantes sont idéales pour les petites applications de lampe de poche, les enseignes et tout ce qui utilise une plaque d’essai car elles peuvent être utilisées facilement avec leurs fils. Consultez notre guide pour configurer les LEDs de 5 mm pour plus d’informations sur ces petites sources de lumière.
LEDs montées en surface (CMS)
Les LEDs montées en surface sont des diodes qui peuvent être placées sur un substrat (carte de circuit imprimé) avec un dôme en silicium sur la diode pour la protéger (voir Fig. 1). Nous proposons des LEDs montées en surface haute puissance des leaders de l’industrie Cree et Luxeon. Les deux sont excellents à notre avis, c’est pourquoi nous les proposons après tout. Certains préfèrent l’un à l’autre, mais cela vient de l’expérience et de la connaissance de ce qu’il faut rechercher. Cree a tendance à avoir des sorties de lumens plus élevées répertoriées et est un leader du marché dans le secteur des LEDs haute puissance. Luxeon, en revanche, a d’excellentes couleurs et un contrôle thermique.
Les LEDs haute puissance sont livrées en tant qu’émetteurs nus (comme on le voit dans la figure 1) ou sont montées sur une carte de circuit imprimé à noyau métallique (MCPCB). Les cartes sont isolées et contiennent des pistes conductrices pour des connexions de circuit faciles. Nos conceptions d’étoiles 1-Up et 3-Up de 20 mm sont les meilleures ventes. Nous proposons également des QuadPod’s qui peuvent contenir 4 LEDs haute puissance sur une carte légèrement plus grande que les étoiles de 20 mm (voir Fig. 2). Toutes nos options de LEDs haute puissance peuvent également être construites sur une conception linéaire. Le LuxStrip peut contenir 6 LEDs par pied et peut être facilement connecté jusqu’à 10 pieds de long.
La polarité électronique indique si un circuit est symétrique ou non. Les LEDs sont des diodes, ce qui signifie qu’elles ne permettent le passage du courant que dans une direction. Lorsqu’il n’y a pas de courant, il n’y a pas de lumière. Heureusement, cela signifie que si nous câblons une LED à l’envers, elle ne brûlera pas tout le système, elle ne s’allumera tout simplement pas.
Le côté positif de la LED est l’anode et le côté négatif est la cathode. Le courant circule de l’anode à la cathode et jamais dans l’autre sens, il est donc important de savoir comment distinguer l’anode de la cathode. Pour les LEDs montées en surface, cela est facile car les connexions sont étiquetées, mais pour les LEDs de 5 mm, recherchez le fil le plus long qui est l’anode (positif), jetez un coup d’œil à la figure 3 ci-dessous.
Une des grandes choses à propos des LEDs est les différentes options et types de lumière que vous pouvez obtenir d’elles.
LEDs blanches
La température de couleur corrélée (CCT) est le processus de création de différentes lumières blanches à différentes températures. La température de couleur est spécifiée en degrés Kelvin (K), qui est une échelle de température où zéro se produit à zéro absolu et chaque degré équivaut à un Kelvin. Les températures plus basses de 3 000 K à 4 500 K ont tendance à être plus chaudes en blanc neutre. Les températures plus élevées de 5 000 K+ sont les blancs froids, également connus sous le nom de ‘blanc lumière du jour’.
LEDs colorées
Pour les couleurs, ce qui importe vraiment, c’est la longueur d’onde en nanomètres (nm). Pour certaines applications, des couleurs sont nécessaires pour l’effet visuel, mais parfois certaines longueurs d’onde sont nécessaires pour des applications telles que le durcissement, la croissance, l’éclairage des récifs et bien plus encore. Voir la figure 4 pour une idée des longueurs d’onde et des températures qui produisent certaines couleurs.
Nous essayons de proposer des températures de couleur et des longueurs d’onde similaires pour chaque marque et type de LED. Vous pouvez toujours trouver la couleur ou la longueur d’onde de nos LEDs sur la sous-section de la page du produit et vous pouvez même rechercher par couleur à partir de notre menu déroulant LEDs sur la page d’accueil. En blanc, nous proposons 3000K, 4000K, 5000K et 6500K. En ce qui concerne les couleurs, nous proposons de 400 à 660 nm.
Luminosité des LEDs
Les LEDs sont non seulement connues pour leurs couleurs, elles sont également beaucoup plus lumineuses que les autres sources de lumière. Parfois, il est difficile de dire à quel point une LED sera lumineuse car elle est mesurée en lumens. Un lumen est une unité scientifique mesurant le flux lumineux ou la quantité totale de lumière visible émise par une source. Notez que les LEDs de 5 mm sont généralement répertoriées en millicandelas (mcd). Pour les LEDs de 5 mm, leur angle de vision affecte également la luminosité de la lumière qu’elles émettent, pour en savoir plus à ce sujet, voir ici.
Pourquoi le courant d’alimentation est-il important…
La quantité de lumière (lumens) émise par une LED dépend de la quantité de courant fournie. Le courant est mesuré en milliampères (mA) ou en ampères (A). Les LEDs haute puissance peuvent prendre des courants de 350 mA à 3000 mA. Les LEDs varient en fonction de leurs courants nominaux, il est donc important de les prendre en compte lors du choix d’une LED et d’un pilote.
Détermination de la luminosité
Maintenant vient la partie délicate, choisir la combinaison LED et pilote qui produira la lumière souhaitée. Nous avons fait beaucoup de travail préliminaire ici, dans un article mesurant la luminosité de chaque LED haute puissance à différents courants d’alimentation. Notez que ces mesures sont pour les étoiles 1-Up, donc si vous voulez plus de lumière, les LEDs 3-Up sont une bonne option car elles produisent trois fois plus de lumière dans la même empreinte.
La ressource ci-dessus peut toujours être utilisée pour déterminer la sortie lumineuse d’une LED, mais la trouver manuellement n’est pas très difficile.
Pour ce faire, des informations sont nécessaires à partir de la fiche technique de la LED. Sur toutes nos pages LED, nous mettons un lien vers la fiche technique du fabricant en bas de la page.
Exemple : Trouver la luminosité de la Cree XP-L à 2100 mA
Dans cet exemple, nous utilisons la Cree XP-L. Tout d’abord, trouvez le tableau des caractéristiques de flux (figure 5). Nous aborderons plus tard le triage qui est étiqueté dans la colonne ‘Groupe’, mais supposons que nous allons utiliser une XP-L blanc froid du groupe le plus élevé (v5). Le nombre surligné est le flux typique à 1050 mA, qui est le courant auquel la XP-L est mesurée. À droite de cela se trouvent les nombres typiques de lumens pour les courants d’alimentation de 1500, 2000 et 3000 mA.
Pour l’exemple, disons que nous voulons faire fonctionner cette LED avec un pilote LED BuckBlock de 2100 mA et nous devons savoir à quoi ressemblerait la sortie lumineuse. Lors de la conduite d’un courant d’alimentation intermédiaire qui n’est pas répertorié, trouvez le graphique de flux relatif par rapport au courant sur la fiche technique qui ressemble au graphique à droite.
La flèche est la sortie testée (de base) (à 100% de flux relatif). En suivant la courbe jusqu’à 2100 mA (?) nous voyons que cela représente une augmentation de 75% de la lumière. En prenant les 460 lumens ci-dessus et en les multipliant par 1,75, nous pouvons voir que la XP-L blanc froid fonctionnant à 2100 mA émet environ 805 lumens.
Il peut être difficile de trouver la LED et la luminosité nécessaires lors du passage aux LEDs. Cela est dû au fait que la lumière était toujours mesurée par la puissance d’une ampoule. Les LEDs ont une efficacité beaucoup meilleure, ce qui rend presque impossible de mesurer de cette manière, car une LED de 50 watts sera beaucoup plus lumineuse qu’une incandescente de 50 watts. Dans la figure 7, nous montrons différentes ampoules incandescentes et combien de lumens elles produisent. Cela aide à avoir une meilleure idée de la lumière à attendre d’une LED et si elle sera aussi lumineuse que l’ancien éclairage.
Nos LEDs de 5 mm ont des angles de vision répertoriés pour chacune, il suffit donc de rechercher celle qui convient à vos besoins. En ce qui concerne nos LEDs montées en surface, la plupart d’entre elles ont un angle très large de 125 degrés ! Heureusement, les cartes LED sont compatibles et faciles à utiliser avec des optiques LED. Ces optiques secondaires sont utilisées pour focaliser la lumière, elles peuvent réfléchir la lumière d’une LED en un spot, un spot moyen, un spot large ou des motifs elliptiques et ovales.
Comme on peut le voir dans la figure 8, les optiques 1-Up sont en forme de cône et nécessitent un support d’optique. Dans le cas de nos cartes LED, les supports d’optique ont quatre pattes qui s’insèrent dans les rainures de l’étoile. Les étoiles à LED triple sont également compatibles avec les optiques Carclo, construites avec trois trous dans la carte pour que les pattes de l’optique s’adaptent.
Les LEDs sont connues pour avoir la meilleure efficacité parmi toutes les autres sources de lumière. L’efficacité est la mesure de la capacité d’une source de lumière à produire de la lumière visible, également décrite comme des lumens par watt. En d’autres termes, combien de lumière obtenons-nous pour notre watt de puissance ? Pour trouver cela, il faut d’abord connaître la puissance en watts de la LED utilisée. Pour trouver les watts, vous devez multiplier la tension directe (la tension à laquelle le courant commence à circuler dans la direction de conduction normale) par le courant d’alimentation en ampères (notez qu’il doit être en ampères… pas en milliampères). Prenons l’exemple de la LED 1-Up Cree XP-L.
Disons que nous faisons fonctionner cette Cree XP-L à 2000 mA. À partir de la figure 8, vous pouvez voir qu’à ce courant d’alimentation, la tension directe est de 3,15. Donc, pour trouver les watts, nous multiplions 3,15 (tension directe) par 2 A (2000 mA = 2 ampères), ce qui donne 6,3 watts.
Donc, pour trouver l’efficacité, il suffit de diviser 742 lumens (la quantité de lumens testée pour cette LED à 2000 mA) par 6,3 watts. Ainsi, l’efficacité (lumens/watt) de cette Cree XP-L est de 117,8. C’est une excellente efficacité, mais notez également que Cree affirme que la LED XLamp XP-L a une efficacité exceptionnelle de 200 lumens/watt lorsqu’elle fonctionne à 350 mA. Il est bon de savoir que l’efficacité diminue lorsque vous alimentez la LED avec plus de courant, car cela augmente la chaleur, ce qui rend la LED un peu moins efficace. Parfois, vous devrez accepter cela si vous avez besoin que la LED soit très lumineuse, mais si vous voulez obtenir la meilleure efficacité, vous devriez faire fonctionner les LEDs avec un courant plus faible. Tout cela est utile pour déterminer la puissance dont vos applications auront besoin ainsi que pour calculer les économies d’énergie à long terme.
Un peu plus sur les pilotes LED
Cela signifie que vous devez trouver un pilote LED capable de faire fonctionner les LEDs avec le courant dont vous avez besoin pour obtenir la quantité de lumens souhaitée. Un pilote LED est un dispositif électrique qui régule l’alimentation d’une LED ou d’une chaîne de LEDs. Le pilote répond aux besoins changeants de la LED en fournissant une quantité constante de puissance à la LED à mesure que ses propriétés électriques changent avec la température. Une bonne analogie pour comprendre cela est celle d’une voiture en régulateur de vitesse. Lorsque la voiture (LED) passe par des collines et des vallées (changements de température), le régulateur de vitesse (pilote) s’assure qu’elle reste à une vitesse constante (lumière), régulant le gaz (puissance) nécessaire pour cela. Le pilote est si important car les LEDs nécessitent une puissance électrique très spécifique pour fonctionner correctement. Si la tension fournie à la LED est inférieure à celle requise, très peu de courant circule à travers la jonction, ce qui entraîne une faible luminosité et de mauvaises performances. D’autre part, si la tension est trop élevée, trop de courant circule vers la LED et elle peut surchauffer et être gravement endommagée ou tomber en panne complètement (emballement thermique). Assurez-vous toujours de vérifier la fiche technique des LEDs pour savoir quel courant est recommandé afin d’éviter ces problèmes.
De quelle tension ai-je besoin pour allumer une LED ?
C’est une question courante et assez facile à résoudre. Tout ce que vous devez savoir, c’est la tension directe de votre LED(s). Si vous avez plusieurs LEDs en série, vous devez tenir compte de toutes les tensions directes combinées, si vous avez un circuit en parallèle, vous devez simplement tenir compte de la tension directe du nombre de LEDs que vous avez par chaîne. Pour en savoir plus sur les configurations de câblage, voir ici. Il est conseillé de garder au moins une marge de 2 volts car certains pilotes (comme les pilotes LuxDrive) en ont besoin pour fonctionner correctement. Donc, si votre tension directe totale pour un circuit en série est de 9,55, vous devriez être en sécurité avec une alimentation de 12V. Pour les pilotes hors ligne (entrée CA), il suffit de connaître la tension de sortie pour laquelle ils sont évalués et de s’assurer que vous êtes couvert, donc un pilote d’entrée CA avec une plage de sortie de 3-12VCC fonctionnerait également pour cette application.
Contrôle de la chaleur
Connaître la puissance de votre système vous permet également d’en savoir plus sur le contrôle de la chaleur dont vous aurez besoin. Étant donné que ces LEDs sont haute puissance, elles génèrent de la chaleur, ce qui peut être très mauvais comme vous pouvez le découvrir ici. Trop de chaleur fera produire moins de lumière aux LEDs ainsi que réduira leur durée de vie. Nous recommandons toujours d’utiliser un dissipateur thermique et nous recommandons d’utiliser environ 3 pouces carrés pour chaque watt de LEDs. Pour des puissances plus élevées, je recommanderais de rechercher un dissipateur thermique recommandé pour le nombre de watts que vous utilisez.
Triage et qualité des LEDs
Avec l’industrie des LEDs qui croît actuellement à un rythme assez rapide, il est important de comprendre la différence entre les LEDs disponibles. C’est une question courante car les LEDs peuvent aller du très bon marché au très cher. Je serais prudent en achetant des LEDs bon marché car on en a toujours pour son argent, oui les LEDs peuvent très bien fonctionner au début, mais elles ont tendance à ne pas durer longtemps ou à brûler rapidement en raison de tests de mauvaise qualité.
Toutes les LEDs proposées ici chez LEDSupply sont soigneusement sélectionnées. Nous ne stockons que les meilleures marques et températures de couleur. Notre vaste expérience dans l’industrie nous a permis de comprendre l’importance de la fabrication de qualité et du tri des LEDs. Lors de la fabrication des LEDs, il existe une variation des performances autour des valeurs moyennes indiquées dans les fiches techniques. Pour cette raison, les fabricants trient les LEDs en fonction du flux lumineux, de la couleur et de la tension directe. Nous sélectionnons les lots avec le flux lumineux le plus élevé (lumière visible) et la tension directe la plus faible, ce qui nous permet d’avoir les LEDs avec la meilleure efficacité. Un grand nombre de produits LED sont fabriqués à bas prix et ne sont pas correctement documentés, ce qui entraîne de nombreux projets ratés et fait ensuite penser aux gens que les LEDs ne durent pas aussi longtemps qu’on le dit. Grâce à notre expérience et à notre pouvoir d’achat, nous sommes en mesure de proposer les meilleurs produits à des prix raisonnables.
Cela devrait vous donner un bon début pour comprendre les LEDs et ce qu’il faut rechercher, mais si vous avez d’autres questions ou si vous souhaitez plus d’informations sur un produit spécifique et savoir s’il conviendrait à votre besoin, nous sommes là pour vous aider. Envoyez-nous simplement un e-mail à [email protected] ou appelez-nous au (802) 728-6031 pour discuter avec notre équipe d’assistance technique très compétente.
