Toutes les LED ne sont pas identiques !
Lors du choix de la LED appropriée pour le développement et la production d’un éclairage de plantes performant et durable, il y a de nombreux points et critères de sélection à prendre en compte. Même si la plupart des LED se ressemblent à première vue, de grandes différences résident dans les détails.
Classification des LED
On distingue généralement les technologies LED suivantes :
LED haute puissance
- Courant de fonctionnement typ. 350 mA et plus
- Puissance 1 W à 5 W
- 1 puce avec jusqu’à 2 mm2
LED Chip Scale Package
- Courant de fonctionnement typ. 350 mA et plus
- Puissance 1 W à 5 W
- 1 puce avec jusqu’à 2mm2
LED de puissance moyenne
- Courant de fonctionnement typ. 65 mA
- Puissance 0,2 W à 1 W
- 1 puce avec jusqu’à 0,64 mm2
LED à puce sur carte (COB)
- Courant de fonctionnement typ. dépendant de la taille et du câblage interne de la COB
- Puissance 5 W à 100 W
- Plusieurs puces LED avec une surface maximale de 0,64 mm2 par puce
LED à matrice de puces (CA)
- Courant de fonctionnement typ. dépendant de la taille et du câblage interne de la CA
- Puissance 1 W à 5 W
- Jusqu’à 6 puces avec une surface maximale de 0,64 mm2 par puce
LED haute puissance et LED Chip Scale Package
LED haute puissance
Les LED haute puissance se caractérisent par une densité de puissance élevée. Cela signifie qu’une LED de 3 mm x 3 mm peut émettre jusqu’à 6,2 µmol/s de lumière à un courant de fonctionnement de 700 mA. La puce LED ultra-mince est généralement montée sur un substrat en céramique, puis encapsulée dans une optique primaire en silicone. Les meilleures LED haute puissance d’aujourd’hui ne comportent ni réflecteurs ni fils de liaison. Cela rend ces LED extrêmement robustes face aux influences extérieures telles que le soufre, l’humidité et les variations de température.
Avantages des LED haute puissance
- Efficacité optimale des LED rouges
- Jusqu’à 4,4 µmol/J
- Jusqu’à 79 % d’efficacité
- Extrêmement robuste et longue durée de vie
- LM90 > 100 000 h
Inconvénients des LED haute puissance
- Coûts élevés
- Efficacité seulement moyenne des LED blanches
Chip Scale Package
En principe, les LED de la classe Chip Scale sont identiques aux LED haute puissance. Toutefois, les boîtiers utilisés sont nettement plus petits et l’optique primaire est généralement supprimée. Ces deux mesures visent à réduire les coûts de production. La réduction de la taille entraîne toutefois une baisse de l’efficacité et de la durée de vie.
Avantages des LED Chip Scale
- Robuste et longue durée de vie
- Moins chères que les LED haute puissance conventionnelles
- Installation peu encombrante
Inconvénients des LED Chip Scale
- Coûts élevés
- Mauvaise efficacité des LED blanches
- Faible choix de LED de couleur
LED de puissance moyenne
Les LED de puissance moyenne sont disponibles dans différentes catégories de prix et de puissance. Ce qu’elles ont en commun, c’est leur conception à partir d’un boîtier en plastique et l’incorporation de la puce LED dans du silicone.
Conception
Une LED de puissance moyenne se compose essentiellement d’un boîtier en plastique. Ce boîtier contient la puce LED, qui est encapsulée dans un mélange de silicone et de matériau de conversion de couleur. Le contact électrique de la puce est réalisé par des fils de connexion ou par la technologie Flip Chip.
Selon la qualité et (bien sûr) le prix, des réflecteurs sont intégrés dans le boîtier. Ils servent à diriger la lumière générée par la puce LED hors du boîtier. Les LED de puissance moyenne les moins chères ne disposent pas ou pas suffisamment de réflecteurs, ce qui se traduit par des rendements médiocres.
Les LED de puissance moyenne de meilleure qualité intègrent des réflecteurs revêtus d’argent ou d’oxyde de titane dans le boîtier. Le revêtement du réflecteur a une influence sur les performances et la durée de vie de la LED. Les réflecteurs à revêtement d’argent présentent le gros inconvénient de réagir à divers produits chimiques et à l’humidité. Cela conduit à une oxydation du réflecteur et donc à une réduction des performances. Une solution pour empêcher ou ralentir cette oxydation est d’appliquer un revêtement protecteur sur les réflecteurs à l’intérieur de la LED. Le moyen le plus fiable de maintenir les performances des LED de puissance moyenne sur le long terme est d’utiliser de l’oxyde de titane comme matériau de réflecteur. Ces LED ont une durée de vie plus de deux fois supérieure (LM90).
Les LED avec réflecteurs en oxyde de titane ne sont actuellement disponibles que chez Samsung (LM301) ou Seoul Semiconductor (3030-C12C). L’utilisation de ces LED en combinaison avec une bonne encapsulation de la LED elle-même, est à notre avis la seule solution pour maintenir la performance du système d’éclairage à long terme.
Nous tenons à mentionner que les meilleures LED de puissance moyenne pour les applications horticoles sont jusqu’à quatre fois plus chères que les LED bon marché. Au début, la performance de ces LED ne diffère que très peu. Mais après quelques milliers d’heures de fonctionnement, la performance des LED bon marché diminue, ce qui réduit sensiblement le rendement. SANlight choisit ici délibérément la voie de la durabilité en utilisant des LED de haute qualité dotées d’un réflecteur en oxyde de titane.
LED à puce sur carte (COB)
Il y a quelques années, les LED à puce sur carte étaient encore souvent utilisées dans les luminaires DIY. Il est possible d’obtenir jusqu’à 100 W de puissance avec une seule LED. Ces LED COB conviennent encore aujourd’hui aux projets DIY pour lesquels une longue durée de vie et une efficacité optimale sont secondaires.
Conception et caractéristiques
Un matériau hautement réfléchissant (argent) est déposé sur un substrat en céramique ou en aluminium. Plusieurs puces connectées en parallèle et en série sont ensuite collées, puis encapsulées avec un mélange de silicone et de matériau de conversion de couleur. De telles LED peuvent mesurer jusqu’à 50 mm x 50 mm.
Bien que les COB fonctionnent avec un faible courant, elles n’atteignent pas l’efficacité des LED modernes de puissance moyenne. En fait, on constate un déséquilibre dans le rapport performance/prix. Comme pour les LED de puissance moyenne, un problème de vieillissement se pose en raison de l’oxydation du matériau du réflecteur. De plus, les puces deviennent nettement plus chaudes en raison de la densité élevée. Cela a également un impact négatif sur la durée de vie.
LED à matrice de puces (CA)
Outre les technologies LED conventionnelles, il existe une approche relativement nouvelle sur le marché avec la LED à matrice de puces : une combinaison de LED de puissance moyenne et de LED COB.
Conception et caractéristiques
Plusieurs puces sont montées dans un boîtier en plastique avec un réflecteur interne. Ces puces LED sont également encapsulées dans un mélange de silicone et de matériau de conversion de couleur. Les dimensions typiques de ces LED sont de 5 mm x 5 mm. Si ces LED fonctionnent en dessous de leur puissance nominale, elles se distinguent par une très bonne efficacité. Malheureusement, ces types de LED sont encore assez coûteux et leur longévité n’a pas encore été prouvée.
