Les DEL optimisées pour les applications d’éclairage architectural et les véhicules d’urgence

 

9 juin 2017

Les DEL colorées possédant un design compact, une hauteur focale uniforme et une faible résistivité thermique sont importantes afin d’assurer un processus de conception le plus simple possible pour les fabricants d’éclairage architectural et de véhicules d’urgence.

En tant que piliers de l’éclairage architectural et de véhicules d’urgence, les DEL colorées ont des avantages intrinsèques, tels que la durabilité et la fiabilité, en plus de la possibilité de livrer des performances contrôlées de la lumière de couleur. Au cours des dernières années, l’évolution du secteur de l’éclairage architectural et de véhicules d’urgence a nécessité le développement de DEL colorées concordant avec un design de système efficace et optimisé.

L’éclairage architectural

Quelques caractéristiques de conception revêtent une grande importance au niveau de l’éclairage architectural. Étant donné que l’accent doit être mis sur l’architecture, les luminaires devraient être invisibles aux yeux des observateurs. Dans cette optique, les appareils d’éclairage devraient être très petits. Pour réaliser un luminaire avec un profil aussi petit que possible, les DEL utilisées devraient travailler de concert avec des optiques secondaires. Ceci permettrait de créer un système peu encombrant et de l’installer à un endroit non intrusif pour l’observateur. Les options de montage les plus petites et les plus rentables sont également importantes. La taille de l’optique secondaire nécessaire pour obtenir la distribution de lumière souhaitée dépend de la forme du faisceau et de la taille effective de la source à DEL ; à savoir, la dimension de la source virtuelle telle qu’elle apparaît lorsque la DEL est encapsulée dans son optique d’extraction.

Alors qu’une DEL colorée possédant une petite taille de la source est la clé pour atteindre un système peu encombrant, il existe un compromis quant à l’efficacité de l’extraction. Une approche adoptée par Lumileds pour résoudre ce problème implique une conception personnalisée de l’optique d’extraction du luminaire LUXE C Color LED. Cela garantit un compromis idéal entre une petite taille de la source (permettant une optique secondaire de petite et de haute performance) et l’efficacité d’extraction la plus élevée possible (ce qui réduit le budget global relié à l’alimentation et le coût du système).

Il est ensuite important d’avoir une flexibilité du design pour permettre à la conception optique secondaire de travailler avec n’importe quelle couleur de la lampe à DEL. Traditionnellement, les conceptions optiques secondaires varient en fonction du modèle de couleurs choisi par le concepteur en éclairage, car la hauteur de la surface d’émission n’est pas uniforme à travers toutes les couleurs. La gamme LUXEON C a été spécifiquement conçue afin que la hauteur de la surface de l’émetteur soit équivalente dans toutes les couleurs. Cela permet que la conception optique secondaire soit indépendante de la couleur proposée. Par exemple, des rangées de DEL et une simple optique secondaire peuvent être personnalisées afin d’utiliser le schéma de couleurs spécifique choisi par le concepteur en éclairage pour un bâtiment individuel, sans encourir les coûts associés à une nouvelle conception de l’optique secondaire et de la fabrication de moules pour un schéma de couleurs spécifique. La figure 1 montre le mélange de couleurs RVB au blanc de LUXEON C (colonne de gauche) et une DEL d’un compétiteur (colonne de droite). La rangée supérieure de figures montre la gamme de CCT dans l’angle du champ lointain de la distribution de la lumière. Le LUXEON C (à gauche) a une variation en CCT de 30% de moins sur l’angle de champ de la distribution que la concurrence (à droite). La cohérence dans la hauteur focale permet de minimiser la différence de couleur dans l’angle de champ de la distribution de la lumière, car une seule hauteur de la même optique est utilisée pour chaque couleur. Des modèles d’émission similaires de couleurs individuelles éliminent les régions à haute intensité (auras ou halos) dans la distribution de la lumière lors de la combinaison des couleurs. Comme vu dans la rangée inférieure de la figure 1, une DEL d’un compétiteur (à droite) présente une forte aura rougeâtre par rapport au LUXEON C (à gauche).

En outre, la fiabilité est un aspect essentiel des DEL pour l’éclairage architectural étant donné que les installations architecturales sont souvent très difficiles et coûteuses à remplacer. Le LUXEON C est conçu autour d’un substrat céramique à haute conductivité thermique, qui garantit une faible résistivité thermique. Cette fonctionnalité permet un fonctionnement à un térajoule inférieur pour une fiabilité accrue. Le design de la plaque de soudure est une conception standard de 3 bandes avec 3 plaques. Un bloc thermique isolé au centre permet une conception à faible coût. La taille est également compatible avec l’ajout à MCPCB. Par rapport aux DEL colorées de l’industrie, la série LUXEON C Color comporte un ensemble symétrique optiquement et mécaniquement pour une conception de système simplifiée.

L’éclairage de véhicules d’urgence

Voici maintenant les contraintes concernant l’éclairage des véhicules d’urgence (EVL). Une conception compacte des appareils est nécessaire afin que les luminaires soient conçus et montés sans accroître la résistance aérodynamique du véhicule. À mesure que des lumières EVL sont ajoutées à l’extérieur d’une voiture, un format compact contribuera à réduire la résistance au vent supplémentaire du véhicule. Un petit appareil DEL avec des lentilles réfléchissantes et réfractaires aidera à réduire la taille globale de l’appareil. Un paquet dense de faisceaux linéaires ou 2D est possible, car le format du LUXEON Rebel a été réduit d’environ 14mm2 à 4mm2. À l’instar de l’éclairage architectural, la conception de l’optique d’extraction primaire est également très importante pour les EVL. Un signal de lumière est envoyé dans un angle de cône étroit pour avertir ou signaler les autres usagers de la route, par conséquent, un éclairage « intense » est essentiel. La petite taille de la source de la LUXE C Color LED, due à l’optique d’extraction personnalisée, contribue à réduire la taille de l’optique secondaire. Cela permet également un faisceau étroit focalisé pour le plus petit réflecteur ou d’autres optiques secondaires.

La figure 2 montre les distributions de lumière générées par l’utilisation du RGB LUXEON C, LUXEON Rebel et des DEL de compétiteurs dans le même optique FWHM TIR de 8° de 25 mm ø x 18 mm. Pour un flux d’émetteur total équivalent, LUXEON C montre une amélioration de 40% de l’énergie totale de faisceau centrale (CBCP) sur le LUXEON Rebel et une amélioration de 16% par rapport à la concurrence.

Conclusion

En ce qui concerne l’éclairage architectural, les DEL doivent être conçues pour un luminaire petit, ne pas distraire les observateurs de l’architecture, promouvoir la flexibilité du design, réduire les conceptions multiples de l’optique secondaire et renforcer la fiabilité (en raison de la difficulté d’accès de nombreuses installations architecturales). L’éclairage des véhicules d’urgence, d’autre part, nécessite une conception compacte qui n’affecte pas l’aérodynamisme du véhicule, tout en offrant un éclairage intense. Pour répondre à ces préoccupations, Lumileds a développé une gamme de DEL colorées, offertes dans un large éventail de couleurs.

 

Ce livre blanc a été rédigé par Lumileds; lumileds.com.