En dix ans, l’éclairage LED est passé d’un terme technologique à la mode au standard du secteur, avec des progrès exponentiels en matière de contrôle optique et d’efficacité énergétique. Comment les LED ont-elles évolué ? Quels défis les développeurs de produits doivent-ils relever ? Quelle est la prochaine étape pour cette technologie ?
Le passage des sources lumineuses traditionnelles aux LED a été transformateur : les économies d’énergie ont considérablement augmenté et les acheteurs n’ont jamais eu accès à une telle diversité de produits. Cela n’a pas toujours été le cas : les premiers éclairages LED poussaient les fabricants de semi-conducteurs à améliorer l’efficacité lumineuse et à réduire les coûts.
L’évolution des puces LED au fil du temps
Les premiers boîtiers DIP (Dual In-Line) étaient constitués d’une cathode et d’une anode rudimentaires avec des fils de connexion en forme de coin, produisant un flux lumineux très faible et des performances optiques médiocres. Les LED encapsulées (souvent appelées LED de puissance intermédiaire) ont amélioré ces caractéristiques, avec une puissance plus élevée et de bons lumens par dollar. Un réflecteur en plastique entourait une puce maintenue dans une résine époxy, avec un revêtement phosphore appliqué pour ajuster les températures de couleur. Ces LED de puissance intermédiaire souffraient d’un mauvais maintien du flux à forte puissance, notamment en raison de la dégradation des réflecteurs en plastique.
La majorité du marché de l’éclairage public utilise aujourd’hui des LED en boîtier céramique haute puissance, une solution performante offrant d’excellentes performances thermiques grâce au contact avec un matériau de base conducteur. Les boîtiers céramiques ont permis de dépasser les réflecteurs internes, en utilisant des matériaux de lentille comme optique primaire.
Les LED Chip On Board (COB) ont représenté un saut qualitatif en termes de puissance maximale pour un seul boîtier, avec des sorties potentielles de plus de 100 W. En montant un réseau de LED sur un grand substrat en aluminium, il est possible d’obtenir un flux total élevé avec d’excellentes performances thermiques. Un revêtement phosphore unique est appliqué sur toute la surface, offrant une bonne uniformité de couleur avec un facteur de forme de faible hauteur. Le développement continu de la technologie COB offre une meilleure efficacité des LED, qu’INDO a intégrée dans nos optiques CHROMA et CHROMA-X en constante amélioration.
Les LED Chip Scale Package (CSP) offrent un autre changement de paradigme dans la conception et la fabrication des éclairages LED ; il s’agit en substance d’une LED « sans boîtier ». La puce est constituée de la LED elle-même, d’un plot de connexion électrique et d’un revêtement phosphore, sans substrat, réflecteurs, dômes époxy, fils de connexion ni cadres de contact.
Ce facteur de forme incroyablement compact offre à la fois des opportunités et des défis de conception. La suppression du cadre de contact élimine la dégradation par le soufre, tandis que l’absence de fils de connexion augmente considérablement la fiabilité du produit. Plus proches d’une source ponctuelle, ces puces facilitent le contrôle optique et l’obtention de meilleurs angles de coupure.
Le défi des CSP
La petite taille d’une CSP rend son positionnement dans une lentille encore plus critique ; la nature à 5 faces de ces composants exige une attention particulière pour un contrôle optique adéquat. De faibles décalages peuvent modifier considérablement les propriétés photométriques d’un luminaire CSP, ce qui nécessite un soin accru lors du processus de fabrication et des techniques de conception novatrices pour garantir un assemblage infaillible et la polyvalence du produit.
Les principaux fabricants ont commencé à promouvoir les CSP il y a environ 2 ans, et de nombreux acteurs majeurs du marché des semi-conducteurs ont présenté leurs offres au salon Light et Building de Francfort en 2016. Cependant, les solutions de lentilles n’ont pas encore rattrapé les défis optiques posés par une LED aussi petite. Pour tirer parti des dernières avancées, INDO s’est lancé dans un projet de développement d’une solution optique CSP au quatrième trimestre 2016.
Le résultat final de ce développement est la nouvelle solution optique NAVIGATOR, un module lumineux polyvalent proposant 17 distributions différentes, offrant un contrôle optique amélioré par rapport aux types de LED précédents et propulsant INDO vers son prochain projet : les optiques variables.
Optiques variables, une solution à contrôle photométrique
Un contrôle optique plus précis et une taille de lentille réduite permettent le développement novateur de luminaires à optique variable, dont les propriétés photométriques peuvent être contrôlées et modifiées dynamiquement sur le module. Il devient ainsi possible de concevoir un luminaire capable de s’adapter à l’évolution des conditions routières. Les clients disposent d’un contrôle total et cette approche s’intègre parfaitement dans une vision des villes intelligentes.
Les images et la vidéo ci-dessous montrent une démonstration conceptuelle de ces optiques à variation dynamique dans un environnement d’essai contrôlé.
À droite : distribution plus étroite, plus intense
Observez attentivement : vous verrez la distribution changer lentement et progressivement !
Quels avantages ces optiques variables brevetées d’INDO peuvent-elles offrir ?
- Facilité des achats et de la gestion des stocks, avec une réduction des unités en stock nécessaires
- Luminaires adaptatifs pouvant être ajustés à distance après installation pour répondre à l’évolution des facteurs environnementaux ou situationnels
- Optimisation des installations, avec un ajustement de chaque point lumineux selon les besoins
- Solution potentielle en réponse aux demandes des riverains
Grâce à la possibilité de modifier la zone effective à volonté, les gestionnaires d’actifs peuvent transformer dynamiquement leurs installations par de simples commandes, en réponse à l’évolution des besoins et aux retours des riverains.
INDO poursuit ses développements en technologie Direct Drive, proposant une sélection d’optiques et de LED dans l’ensemble de nos produits. L’équipe INDO continue de grandir et d’apprendre, en réinvestissant son expertise technique dans les futurs projets de développement.
Les dernières solutions de modules lumineux seront également disponibles dans notre nouveau luminaire pour autoroutes, l’AIR3 >
