Les sources d'éclairage à Leds

7/29/2019 Les sources d'clairage Leds

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Dhennin

Samuel

LP VI

UE10 Projet Tuteurs

Les sources d'clairage Leds


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SOMMAIRE

I. GnralitsI.1) Historique p.3

I.2) Constitution p.3

I.3) Fonctionnement p.5

II. AvantagesII.1) Liste des avantages p.6

II.2) Comparaison avec les lampes incandescence p.8

III. Diffrents dispositifsIII.1) Eclairage diffus p.9

III.2) Eclairage direct p.10

III.3) Backlight p.11

III.4) On axis light p.12

III.5) Eclairage structur p.13

IV. Conclusion p.14


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I. GnralitsI.1) Historique

1907 : Dcouverte de la premire mission de lumire par un semi-conducteur

par Henry Joseph Round.

1955 : Invention de la premire Led infrarouge par Rubin Braunstein.

1962 : Premire diode lectroluminescente rouge cr par Nick Holonyak Jr. et

Sam Bevacqua de la compagnie General Electric (GE).

I.2) Constitution

Une Led est constitue de quelques lments, dtaills ci-dessous :


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Voici une vue plus prcise sur la puce :

4 : fil de bonding

5p : couche de type P (en excs de trous c'est dire en dficit d'lectron)

5n : couche de type N (en excs d'lectrons)

5a : couche active

6 : coupelle rflectrice

Il y a 3 choses savoir sur les Leds :- La couleur de la lentille ne dfinit pas la couleur de la lumire

mise car il en existe avec lentille translucide qui mettent de la

lumire de couleur.

- Les Leds nont pas les deux pattes de la mme taille, la plus longuecorrespond lanode et lautre la cathode.

- Le botier a une encoche du cot de la cathode. Cela permet desavoir dans quel sens placer les Leds mme avec les pattes coupes.

Enfin, nous pouvons dire que les Leds ont un symbole ressemblant

normment celui dune simple diode :


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I.3) Fonctionnement

Sous l'effet d'une diffrence de potentiel applique entre les deux couches,

des lectrons pntrent dans la couche de type N. Ce qui quivaut uneinjection de trous dans la couche de type P. A l'interface de ces deux zones, les

lectrons et les trous se recombinent en donnent naissance un photon. D'o

l'mission de lumire.


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II. AvantagesII.1) Liste des avantages

Nous pouvons dire que les Leds ont plusieurs avantages par rapport aux

autres sources lumineuses. Voici ces diffrents avantages :

-rendement effectif :

Le rendement d'une source lumineuse est considrer sur plusieurs niveaux.

-La source lumineuse

-L'optique

-Utilisation du flux

On peut schmatiser ces trois niveaux de la manire suivante :

Dans le cas de l'clairage Led, on a un rendement lumineux de l'ordre de

50 lm/W. L'optique possde une efficacit de l'ordre de 80% et le flux est bien

focalis.

Ceci aboutit un rendement lumineux effectif global de l'ordre de50x0,80=40 lm/W.


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-Temprature de fonctionnement (operating temperature)

Les Leds peuvent tre utilises basse temprature, gnralement les

constructeurs indiquent des tempratures infrieures -40C. Et cela peut aller

jusque 100C, voir 200C pour certaines.

-Alimentation

Vf : tension directe (forward voltage)=> Tension applique dans le sens direct.

Vaut entre gnralement entre 1,8V et 5V.

Vr : tension inverse admissible (allowable reverse voltage)=> Tension applique

dans le sens indirect. La Led n'y est pas passante, mais tout comme une diode

classique, elle ne supporte pas qu'on lui applique une tension inverse trop

importante.

If : courant direct (forward current)=> Courant qui traverse la Led lorsqu'elle est

alimente dans le sens direct.

Pour les Leds basse consommation, If=2 mA

Pour les Leds classiques 5 mm, If=20 mA

Pour les Leds de puissance, If vaut de 100mA et 2A.

-Prix

Nous pouvons trouver des Leds pour moins de 10 cts sur le march. En gnral,

lorsque nous comparons les prix des systmes dclairage par Leds et les autres,nous pouvons constater une diffrence de prix.

-Dispositifs

Les dispositifs existant avant lapparition des Leds dans lclairage industriel

peuvent tous tre fabriqus avec des Leds. Ainsi si une entreprise souhaite

moderniser son clairage, elle a la possibilit de prendre une mme base mais en

changeant juste la source lumineuse.

-Dure de vieLes Leds ont galement lavantage davoir une dure de vie trs

impressionnante. Les Leds rouges peuvent en effet tenir jusque 100 000 heures

contre 1000 pour les lampes incandescence classique.

-Eclairage constant

Contrairement aux autres sources lumineuses, les Leds nont pas de diminution

defficacit lumineuse. Elles clairent de la mme faon pendant toute leur vie et

steignent la fin.


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-Flexibilit dclairage

Les dispositifs dclairage Leds tant constitu dune multitude de sources

lumineuses peuvent clairer certaines zones plutt que dautres. Cela peut tre

utile si jamais nous voulons avoir un clairage rasant sur une chane deproduction dont les produits changent rgulirement.

II.2) Comparaison avec les lampes incandescence (Leds

non infrarouge)

Caractristiques:

-Efficacit lumineuse :-40 lm/W -12 lm/W pour une lampe de 100W

-Dure de vie :-100 000h -1000 h


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III. Diffrents dispositifsIII.1) Eclairage diffus

Avantages : -Donne un clairage doux et homogne dans toutes les directions.

-Minimise les ombres.

Inconvnients : -Diminue lgrement les contrastes.

Applications : -Pices brillantes, mtalliques.

-Pices 3D o les ombres peuvent tre un problme.

Pour cet clairage il y a 2 montages diffrents :

Une source lumineuse, et une plaque semi-

transparente pour diffuser les rayons lumineux.

Les rayons lumineux ne vont pas directement

sur lobjet clairer.


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III.2) Eclairage direct

Avantage : -Les lampes ponctuelles halognes ou non sont faciles mettre en

place et utiliser.-Lutilisation dun clairage direct donne un contraste maximum.

Inconvnients : -Ombrage important sur les pices 3D (utiliser au moins 2

clairages ou anneau autour de la camra pour minimiser les ombres.

-Rflexion spectaculaire sur les pices brillantes.

Applications : -Amliorer le contraste de limage.

-Mise en vidence de dfauts ou de formes.


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III.3) Back light

Avantages : -Donne un contraste maximum entre la pice et le fond.

-Simplifie limage en donnant seulement la silhouette de la pice.

Inconvnients : -Dtails de surface perdus.

Applications : -Trs utile pour les applications de contrle dimensionnel de

lextrieur des pices ou contrle intrieur de trous (collimater lclairage

pour les mesures prcises).


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III.4) On axis light

Avantages : -La camra est normale lobjet, pas deffet de perspective.

-Cre un effet de fond brillant (les surfaces brillantes sont claires etles surfaces diffusantes sont sombres).

Inconvnients : -Lpaisseur du miroir peut produire une image double

(rarissime).

Applications : -Dtection de dfauts rayures, fissures sur surfaces lisses.

-Eclairage de petites cavits.


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III.5) Eclairage structur

Avantages : -Mthode permettant une mesure.

-Met en vidence le profil de surface sur de trs faibles contrastes.-Diffrentes formes dclairage sont disponibles : grilles, points,

cercles.

Inconvnients : -Peu fiable pour le mesures prcises sur les surfaces non

rflchissantes.

-La pice doit tre balaye pour une mesure complte (long,

analyse difficile).


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IV. ConclusionPour conclure, nous pouvons dire que les Leds ont une chance de devenir

la source lumineuse utilise dans quelques annes vu lnorme volution dontelles ont profites depuis un certain temps. Plus souples dutilisation, avec un

large spectre lumineux disposition, une dure de vie incroyablement longue,

une puissance pouvant galer maintenant la fibre optique et une consommation

moindre, voila leurs atouts. Cependant il y a une vraie guerre entre les

entreprises pour devenir leaders du march.

Quelle entreprise sera la future leader du march ?

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