La décroissance du flux lumineux ("derating")
La sensibilité de la LED à la chaleur se caractérise par deux effets : une réduction de sa durée de vie et une diminution de son flux lumineux.
Le « derating » qualifie la réduction de flux lumineux qui apparait avec l’augmentation de la température de la LED. Concrètement, après cinq minutes d’utilisation, une LED émettra moins de lumière qu’elle n’en émettait au moment de son allumage. Cette réduction du flux est variable selon la couleur d’émission de la LED : l’Ambre et le Rouge sont plus sensibles à l’échauffement que le Bleu, le Vert et le Blanc. La réduction de flux peut atteindre jusqu’à 30% du flux lumineux nominal d’un projecteur mais sera inégalement répartie entre les différentes couleurs qui entrent dans la composition chromatique, ce qui peut avoir pour effet de modifier la teinte en plus de diminuer le flux. Si cela peut ne pas poser de problème pour certaines applications, il n’en est pas de même dans le cas de l’éclairage d’un spectacle où les projecteurs ne s’allument pas tous au même moment : lorsqu’un projecteur est allumé en s’ajoutant à un groupe de projecteurs déjà allumés depuis plus de cinq minutes, il est attendu qu’il fournisse exactement le même flux et la même teinte que ceux déjà allumés dont la température interne s’est élevée.
Pour que les résultats soient conformes aux attentes, il faut donc limiter l’élévation de la température par une bonne dissipation thermique du boîtier LED et de l’ensemble de l’équipement électronique du projecteur. Plus l’élévation de température sera contrôlée et maintenue à des valeurs raisonnables, plus l’effet « derating » sera atténué.
Certains fabricants de projecteurs intègrent à leurs projecteurs un algorithme de compensation qui vient contrer l’effet « derating ». Le principe est simple : à leur allumage le flux des LED est bridé. Au fur et à mesure qu’elles montent en température la bride est inversement relâchée pour augmenter le flux lumineux et contrer l’effet « derating ». Le flux lumineux peut donc ainsi rester constant à tout moment de l’utilisation.
Par ailleurs, pour protéger les LED d’un trop fort échauffement la plupart des fabricants intègrent à leurs projecteurs un dispositif de protection qui diminue automatiquement le flux lumineux pour abaisser leur température en cas de surchauffe. Cela s’avère essentiel pour protéger les LED dans des environnements où la chaleur ambiante est élevée.
Longévité de la LED
Pour avoir un fonctionnement et une durée de vie optimale, les LED ne doivent pas subir des températures au-delà de 80/85°C.
Variation de la durée de vie d’une LED en fonction de la température d’utilisation
© Énergie+, Architecture et Climat, Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI), Université catholique de Louvain (Belgique), réalisé avec le soutien du Service Public de Wallonie – Département de l’Energie et du Bâtiment durable
La durée de 50 000 heures (axes des ordonnées) est atteinte pour une température de 85°C (axes des abscisses). La température de jonction est la température interne de la LED.
