rendement des LED blanches et des LED rouges

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rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 03 août 2007, 09:14

bonjour,

dans la page "montages et expériences > énergétiques > détermination du rendement d'une led" vous arrivez à la conclusion que les LED rouges ont un rendement énergétique 2 à 3 fois supérieur à celui des LED blanches

or, en effectuant des mesures basiques sur des LED connectées à de petits moteurs Stirling générateurs de courant, j'arrive à un résultat exactement inverse : les LED blanches de 2007, utilisées par ex dans les lampes torches, sembleraient avoir un rendement de 6 à 7 fois supérieur à celui des diodes rouges classiques (jusqu'à 100 fois plus d'énergie pour une LED blanche traversée par un courant d' 1 mA, si l'on restreint les mesures à la lumière émise juste dans l'axe de la diode...)

voir les 2 graphiques comparatifs situés au bas de cette page :
http://www.photologie.fr/indexStirFAQ.html

pour situer le contexte d'utilisation, vous trouverez ci-dessous qques exemples de connexions de LED sur de petits moteurs Stirling à faible gradient de température, fonctionnant à l'eau chaude ou à la chaleur de la main :
http://www.photologie.fr/indexStirLed.html
http://www.photologie.fr/indexStirOtona.html
http://www.photologie.fr/indexStirGenLTD.html

est-ce moi qui commet une erreur, ou bien le rendement des LED blanches a-t-il tellement évolué depuis vos mesures de 2003 ?

merci d'avance pour les éclaircissements !... :lol:

rendement des LED blanches et des LED rouges

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par admin » 03 août 2007, 15:01

Concernant les rendements, je peux affirmer que les LEDs de couleur ont généralement un meilleur rendement que les LEDs blanches.

Mes expériences datant de 2003 sont désuettes, donc oublions les. Basons nous sur les datasheet des LEDs Luxeon K2 (Lumileds).

LED blanche : 60lm @350 mA sous 3.42V soit 1.2 W => 50lm/W
LED rouge : 60 lm@350 mA sous 2.95 V soit 1W => 60 lm/W

Le rendement de la LED rouge est donc meilleur mais n'est pas trois fois plus élevé. Attention j'ai pris un modèle de LEDs mais avec d'autres l'écart voire le résultat peuvent être différents.

Pouquoi l'écart s'est-il tant réduit ?
-Les recherches sur les LEDs blanches sont plus nombreuses que sur les LEDs rouges
-Les LEDs blanches étaient au début de leur carrière en 2003 comparé à de nos jours.

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 03 août 2007, 15:34

merci pour ces indications

je n'ai pas trop de précisions sur l'origine des diodes dont j'ai mesuré l'intensité lumineuse...

la LED blanche est extraite d'une lampe torche vendue actuellementt par Carrefour (!) et la rouge serait une diode à "faible courant" ou vendue comme telle en 2004 par Conrad... On ne peut pas être moins précis... :lol:

pour bien faire, il faudrait réaliser des mesures sur un échantillonnage assez large de produits récents...
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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par admin » 03 août 2007, 15:40

Attention, je parlais de flux lumineux (quantité d'énergie par unité de temps).
Si vous parlez d'intensité, c'est différent. Car l'intensité dépend de la quantité de flux + de l'optique.

Ceci est très important à comprendre : une LED calssique à 20mA vue de face ébloui alors qu'elle émet 1 lumen. Alors qu'une ampoule de 100 W vue de face éblouie moins. Pourtant elle génère plus de 1000 lm! Ceci est du au fait que la lumière d'une LED classique est envoyée dans l'espace dans un cone de petit angle.

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 07 août 2007, 09:41

merci pour les précisions

dans ces mesures, l'un des facteurs important est effectivement l'angle de rayonnement lié à l'optique montée sur la LED. De plus, certaines sont parfaitement transparentes, comme les LED blanches, et d'autres sont constituées d'un matériau dépoli ou diffusant (je l'ai constaté sur certaines rouges, sur les jaunes et les vertes que je possède)

Mon dispositif de mesure est assez sommaire : il est constitué d'un tube en carbone de Ø int 6 mm et de 30 mm de longueur. A l'une des extrémité est fixé un capteur sensible à la lumière visible et dans l'autre j'insère la LED. Le capteur fournit un courant proportionnel à l'intensité de la lumière reçue à sa surface (c'est un petit CI à 6 pattes qui date d'une trentaine d'année et dont j'ai perdu la réf).

Ce système mesure donc principalement le rayonnement émis dans l'axe de la LED.

Pour en déduire le rendement global, j'essaye d'appliquer ensuite un coefficient de correction tenant compte de la répartition spatiale (supposée) du rayonnement...

Pour arranger le tout, la LED rouge utilisée pour mes premières mesures comparatives était du type "diffusante". En la remplaçant par une LED rouge transparente, je constate cette fois une intensité lumineuse 10 x supérieure à mon essai précédent.

Tenant compte des tensions différentes aux bornes des LED blanches et rouges, et d'un angle de rayonnement supposé de 20° et 60°, j'arrive à présent à la "conclusion" que la LED rouge transparente à un rendement 50 % supérieur à celui de la LED blanche. Tout ça est assez approximatif !... :lol:


Un dernier point : j'ai lu ici d'autres posts concernant la conception des LED blanches, et j'ai retenu que les plus courantes sont des LED bleues éclairant un phosphore déposé à leur surface.

J'ai un petit spectroscope gradué et je me suis amusé à regarder la répartition spectrale de différentes sources de rayonnement que j'ai autour de moi. Je m'attendais à observer sur les LED blanches un spectre décomposé en plusieurs bandes distinctes, un peu comme ce que l'on observe sur les tubes au Néon ou les lampes à faible consommation. Et bien pas du tout : le spectre apparaît comme étant continu, avec peut-être quelques faiblesses par endroit, mais dans l'ensemble comparable à celui du soleil ou d'une lampe à incandescence.

Comment expliquer cela ? ... :lol:

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par admin » 07 août 2007, 11:23

Tout d'abord, avant de répondre, combien coûte un spectroscope de poche ? Car j'aimerais bien en avoir un...

Je vous joins le spectre d'une LED blanche (doc OSRAM)
Vous verrez que le spectre est continu! Et non constitué de raies.
Même une LEd RGB possède un spectre continu (mais a trois pics prononcés).
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 07 août 2007, 14:57

le moins coûteux est peut-être celui-ci réalisé avec une boîte de céréales et un CD : http://www.cs.cmu.edu/~zhuxj/astro/html ... meter.html

j'ai trouvé le mien, en carton aussi, chez Pierron, il me semble pour moins de 10 euros. Il a un peu augmenté depuis, puisqu'il est proposé aujourd'hui à 13,20 euros : http://www.pierron.fr/pi/produkt_detail ... rID=104447

Image

il utilise un réseau de 530 lignes/mm de petite taille qui peut être remplacé par un plus grand (env 24 mm x 24 mm) permettant de faire des photos - mais cette modification coûte presque aussi cher que le spectroscope :

http://www.pierron.fr/pi/produkt_detail ... rID=104382

voilà à peu près ce que j'ai vu la première fois en regardant une LED blanche :
Image

puis en réglant à la fois le temps d'exposition et l'intensité de la LED, j'ai découvert qu'il semblait avoir 3 types distincts de phosphores, un bleu, un vert, un rouge >>> CORRECTION : après un jour de réflexion (vive la possibilité d'édition de ce forum), je me demande si la séparation en 3 zones aussi distinctes n'est pas due, ou pour le moins amplifiée, par le capteur de l'appareil photo numérique.

Image

avec d'autres réglages encore, j'ai fait apparaître des bandes comparables à celles des tubes fluorescents >>> CORRECTION : après ce même jour de réflexion je pense que le spectre de la diode a été parasité par une lampe à économie d'énergie, située à proximité... honte à moi !... :lol:

Image

je n'aurais pas dû avancer des hypothèses aussi rapidement :lol:
Modifié en dernier par uber le 08 août 2007, 16:18, modifié 2 fois.

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 07 août 2007, 15:22

cette fois, j'ai refait les mesures en isolant optiquement la LED des rayonnements parasites et j'ai obtenu un spectre un peu plus correct, correspondant à peu près à ce que l'on voit en regardant directement dans le spectroscope (à l'oeil nu, la zone orangée est peut-être un peu plus marquée ) :

Image


en décalant la LED vers le bas, on obtient ce spectre bizarre qui repose à sa partie inférieure sur une droite horizontale et dont le profil supérieur semble être lié à l'intensité du rayonnement pour une longueur d'onde donnée :

Image


ça m'a rappelé le spectre des LED blanches d'OSRAM que vous avez publié le 7 août dernier :

Image

on en fait des choses avec un spectroscope en carton !... :lol:

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par uber » 12 août 2007, 11:02

bonjour,

pourrais-je vous "emprunter" vos spectres de LED Osram afin d'illustrer une page de mon site ?
je n'arrive pas à trouver sur le web de courbes à échelle logarithmique qui ressemblent autant au profil (imaginaire ?) aperçu dans mon petit spectroscope...

dans les cas d'une réponse positive, devrais-je citer comme source Osram ou bien votre site, ou encore les deux ?

merci d'avance pour votre réponse !... :lol:

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Re: rendement des LED blanches et des LED rouges

Message non lu par admin » 13 août 2007, 21:51

Vous abordez là le fameux problème du copyright sur internet ! C'est un éternel débat...
En théorie, il faudrait avoir l'autorisation d'OSRAM pour publier ces documents. Mais dans la pratique, il est impossible de l'obtenir car vous n'aurez jamais de réponse.
Moralement parlant, on leur fait de la pub (à OSRAM) et nous, on fabrique un post plus intéressant et constructif. Donc les deux parties sont gagnantes.

Pour répondre directement à ta question :
-Utiliser ce document engage ta responsablité car il appartient à OSRAM. Mais cf le paragraphe ci-dessus.
-Tu dois citer OSRAM (cela est déjà fait dans l'image)
-Tu n'es pas obligé de citer http://www.led-fr.net car il n'est pas propriétaire du document. Néanmois, rien ne t'interdit de faire un petit lien :) . Surtout si tu souhaite te référer à la discussion du forum.

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