Nous avons déjà parlé de l’importance de la bonne gestion thermique des lampes et de l’importance vitale d’intégrer un bon pilote dans les luminaires, mais peut-être que la partie la plus importante dans le fonctionnement d’un luminaire à LED est la puce qui régule son fonctionnement.. Il existe différentes constructions de luminaires selon la façon dont les puces sont intégrées dans la lampe, ici vous pouvez voir les différences, mais c’est un autre sujet, venons-en au fait.
La durabilité du luminaire, la consommation d’énergie ou la qualité de la lumière en intensité ou en couleur peuvent être affectées négativement si la puce du luminaire n’est pas à la hauteur et n’est pas de qualité adéquate. C’est sans aucun doute le composant le plus important de tout luminaire à LED. Nous allons expliquer brièvement le processus de fabrication et les composants et matériaux qui le composent, pour avoir une idée de l’importance de la puce.
La puce est composée d’une série de couches créées dans des matériaux semi-conducteurs dont la tâche est de convertir l’électricité en lumière. Ces petits composants (quelques millimètres seulement) portent derrière eux un développement complexe qui vise à assurer le fonctionnement des luminaires à LED et à offrir la meilleure lumière (intensité, luminosité, couleur) et la plus grande résistance et durée possible.
Comment la lumière est-elle produite?
L’émission de lumière de la LED se produit lorsque le courant passe entre les matériaux semi-conducteurs de la puce. Les semi-conducteurs sont de type P (charge positive) et de type N (charge négative) et de la lumière est générée lorsque le courant passe par le point de jonction entre les deux (point PN). À ce stade, les électrons de charge négative occupent les trous de ceux de charge positive, perdant de l’énergie et restant sous la forme d’un photon, ou ce qui revient au même: de la lumière.
Pourquoi les luminaires LED sont-ils chers?
Les matériaux qui mangent la puce et son processus de fabrication déterminent la qualité du produit et les caractéristiques de la puce. Le procédé de fabrication est complexe et très contrôlé (en termes de température et de pression) et les matériaux utilisés pour sa fabrication sont très coûteux (carbure de silicium, saphir). Il est important de connaître ces données afin de comprendre le prix apparemment élevé des luminaires à LED, surtout lorsqu’on les compare à d’autres types de technologies comme le fluorescent ou l’incandescent.
Processus de fabrication
Tout d’abord, la base semi-conductrice circulaire d’environ 15 cm de diamètre est réalisée sur laquelle le reste des composants de la puce sera installé. Sa fabrication en carbure de silicium ou en saphir et le reste des composants installés dessus détermineront les caractéristiques de lumière et de couleur de la LED.
Le processus d’intégration de tous les composants de la base dans différentes couches (couche N, couche P et point de jonction PN) est appelé épitaxie et est utilisé dans la fabrication de tout type de puce ou de circuit intégré. Une fois le processus d’ épitaxie (assemblage des composants sur la base) terminé, la base semi-conductrice est divisée en puces, qui sont celles qui seront montées dans les différents luminaires.
Une fois connectés par le courant électrique, ils sont testés en les connectant au courant électrique pendant et toutes leurs capacités lumineuses sont vérifiées.
Nouveaux matériaux, nouvelles possibilités
Depuis quelques mois , le silicium est utilisé comme substrat pour la fabrication de puces afin d’abaisser le coût (presque 80% de moins) et de rentabiliser l’investissement des luminaires. Le principal problème de son utilisation est la difficulté d’intégrer du nitrure de gallium sur du silicium, car il réagit très différemment à un changement de température, ce qui peut entraîner des fissures dans la base.
D’autres recherches portent sur l’utilisation directe du nitrure de gallium comme substrat de base, réduisant la différence structurelle entre les différentes couches. Son utilisation augmenterait le coût de fabrication mais multiplierait la lumière générée (lumens par watt consommé) par 10, ce qui compenserait le coût.
Il est pratique qu’avant d’acheter un luminaire à LED, nous connaissions le fabricant de la puce que le luminaire a installée, car la qualité et la durée en dépendront largement. Eclairage o Led installe des puces de haute qualité dans ses luminaires qui offrent d’excellentes performances des fabricants les plus prestigieux au monde: CREE, LG, OSRAM, Phillips, Samsung, Sharp, Epistar, BridgeLux
