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Différents boîtiers : Led traversantes, Led CMS

Dossier - Les Led, l’éclairage de demain
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Des phares de voiture aux luminaires du salon, les Led sont partout. Apprenez comment elles fonctionnent, comment on les fabrique, et les raisons qui font des Led les sources de lumière de choix pour demain. Les paramètres qui distinguent les Led seront aussi passés en revue.

  
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Le semi-conducteur a besoin d'être encapsulé de telle sorte qu'il puisse être alimenté, et surtout que la chaleur qu'il génère (en général de 45 % à 75 % de la puissance électrique consommée, et même jusqu'à 90 % pour certaines Led UV) puisse être dissipée vers l'extérieur.

EX. © CC BY-NC 2.0

Il existe aujourd'hui de très nombreux modèles de boîtiers et de formes de Led, fabriqués dans des matériaux différents (résines, céramiques, métaux).

Pour les Led de puissance importante (à partir de 0,25 W de consommation), la tendance est plutôt de s'orienter vers des boîtiers CMS (composants montés en surface), qui ont des capacités d'extraction thermique bien plus importantes que leurs homologues de type traversant.

Différents boîtiers de Led : traversant (a), CMS sans pad de dissipation thermique de type PLCC4 (b) et CMS avec pad de dissipation thermique de type 5630 (c). © Led Engineering Development

Les pattes d'alimentation peuvent servir de dissipation thermique dans le cas des boîtiers traversants, y compris pour des boîtiers CMS, mais c'est d'une efficacité bien inférieure à des pads thermiques situés en dessous de la Led et en contact avec la puce.

Quelques ordres de grandeur en matière de résistance thermique, ce qui représente pour une Led sa capacité à dissiper la chaleur dégagée par le semi-conducteur ; plus la résistance thermique est faible (en kelvin par watt, K/W), plus la capacité de la Led à dissiper la chaleur est importante :

  • Led traversantes : souvent entre 150 et 350 K/W ;
  • Led CMS sans pad de dissipation thermique : souvent entre 50 et 200 K/W ;
  • Led CMS avec pad de dissipation thermique : entre 10 et 80 K/W.

Du côté des matériaux, il existe principalement des boîtiers en résine dure (voir la figure ci-dessous) et en céramique.

À la fin des années 2010, de plus en plus de Led de puissance « intermédiaire » (entre 0,2 W et 0,6 W de consommation) en boîtier céramique ont commencé à faire leur apparition (figure ci-dessous, b), même si dès le début des années 2000, quelques modèles en céramique pour de faible puissance et des puissances intermédiaires existaient déjà.

Boîtiers de Led CMS de puissance intermédiaire en résine (a) et en céramique (b). © Led Engineering Development

Pour les Led de puissance (voir ci-dessous), les boîtiers en céramique sont apparus plus tôt, dès le début des années 2000, pour des raisons de robustesse, de dissipation thermique et de coefficient de dilatation, permettant de rendre les applications d'éclairage performantes dans le temps. Il existe tout de même beaucoup de modèles en résine (parfois pour des raisons de prix).

Boîtiers de Led CMS de puissance en résine (a) et en céramique (b). © Led Engineering Development

Dans les années 2010, en même temps que l'accélération de l'adoption des boîtiers céramiques, les dimensions se sont réduites à des boîtiers de 4 mm à 6 mm de côté.