Problème thermique LEDs haute-puissance
Bonjour à tous,
Je viens vous ovir aujourd'hui car je suis en train de réaliser un prototype de simulateur solaire à LED. En gros, je tente de reproduire le plus fidèlement possible le spectre soliare AM1.5: (ou de bannir la technologie LED pour cette utilisation...) lien: Spectre AM15
Après de nombreuses recherches, j'utilise 6 couleurs de LEDs (LUXEON REBEL) dont voici la datasheet. Pour chaque couleur, j'utilise 4 LED en série. Chaque série de LEDs sera alimentée séparément, de façon a pouvoir faire varier la puissance lumineuse de telle ou telle couleur.
Dans la pratique, les LEDs sont regroupées par 2 couleurs sur une "réglette" comme ceci: (les rectangles marrons représentent les pads thermiques)
Reglette_LED.jpg
Les réglettes sont découpées dans une plaque de PCB aluminium.
Je pensais que l'aspect thermique n'était pas difficile à gérer, GROSSE erreur, et je n'ai pas assez poussé mon étude préliminaire sur ce thème. Du coup, je me retrouve avec mes 3 "réglettes" , mais j'ai peur qu'elles soient inutilisables telles quelles.
Voila mon idée, mais si vous en connaissez une meilleure n'hésitez pas:
Coller les réglettes grâce à de la colle thermique sur un radiateur profilé comme ceci:
Radiateur1_LED.jpg
(Je n'ai pas changé la couleur des LEDs présentes sur la 2eme réglette, mais celles-ci sont différentes dans la réalité)
Passons maintenant à la théorie, pour vérifier la viabilité de ce montage, voici comment j'ai procédé:
1) Resistance thermiques
RthRA=7°C/W (Radiateur-air)
RthBR=0.27°C/W (Boitier-Radiateur), si j'ai une épaisseur de colle de 0.3mm
D'après la doc, voici les résistances thermiques Jonction-boitier:
Pièce jointe 181062
2) Températures MAX
Dans la doc technique,
TJonc_MAX=135°C pour les LEDs Rouge,Rouge/Orange et Ambre
TJonc_MAX=150°C pour les autres
Cependant, si on regarde à la page 15 de la doc, on voit que pour les LEDs rouges, rouge/orange et ambre, le flux lumineux diminue énormément en fonction de la température du pad thermique.
3) Puissances à dissiper
Pour calculer les puissances à dissiper, j'ai appliqué la formule suivante: Pd=(1-η)*Vd*Id
Avec η=0.1
J'ai pris Id= 0.75 et 0.5 arbitrairement.
On a donc
Couleur Tension de seuil - Vd – (v) Courant - Id –(mA) Puiss a dissiper – P – (w) Bleu royal 3 750 0.95*3*0.75=2.14 Ambre 3.2 500 0.95*3.2*0.5=1.52 Bleu 3.3 750 0.95*3.3*0.75=2.35 Vert 3.25 750 0.95*3.25*0.75=2.32 Rouge 3.6 500 0.95*3.6*0.5=1.71 Rouge/orange 3.6 500 0.95*3.6*0.5=1.71
4) Schéma thermique:
J'ai en tout 3 "réglettes" comportant chacune 2*4 LEDs.
Je pars donc sur 3 couleurs par dissipateur, c'est à dire une réglette comme sur l'image en haut et une réglette avec seulement 1 série de 4 LEDs dessus.
Pour simplifier, j'ai fais le schéma d'un seul dissipateur (le 2ème étant sensiblement équivalent):
SCH_thermique1.jpg
Explications:
-Les 3 résistances thermiques Jonction-Boitier des LEDs se retrouvent en parallèle sur le schéma, ainsi, je l'ai simplifié en les divisant par 4.
-Il en est de même pour la Rth de la colle.
-Le tout est en série avec la résistance du radiateur.
5) Résolution:
C'est à cet endroit que je bloque vraiment, j'aimerais savoir si mon montage "tiendra le coup".
J'ai réussi à obtenir cette formule, mais je ne sais pas l'utiliser, et je ne sais même pas si elle est correcte car je n'ai quasiment jamais fais de thermique en cours.
TR – Tj =4*Pbleu(0.25*Rthcolle+0.25*RthJB)
Je précise que je dispose d'un extracteur de gaine de 180m3/h que je peux placer directement devant mon montage. D'ailleurs, je me demandais comment faire apparaître ceci dans mes équations?
Voila, j'ai enfin finis. C'est un peu trop long à mon gout, mais je tiens a vous exposer tout mon raisonnement afin que vous puissiez me faire part de vos impressions!
Je prends toutes les remarques et toutes les critiques =)
Bonne soirée et merci beaucoup de m'avoir lu!
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Envoyé par Koluche 
