Ampoule LED blanche COB

Ampoule LED blanche COB

Les nouvelles ampoules à filament LED COB contiennent une mini alimentation cachée dans leur culot. D'apparence, elles ressemblent beaucoup aux ampoules à incandescence d'autre fois, avec leur bulbe en verre et leur culot en métal. La technologie du verre d'ampoule a encore de beaux jours devant elle. Mais ces filaments à LED, de quoi s'agit-il au juste ? Comment émettent-ils leur lumière blanche (blanc chaud) sur une si petite surface ? Ici, on étudie une ampoule LED COB 2.5W qui offre environ 220 lumens, ce qui est équivalent à une ampoule à incandescence de 25W environ.

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Ampoule à LED COB 2.5W 220 lumens

Ampoule LED COB 2.5W

L'ampoule à LED COB est démontée et présentée en détail. LED COB ? Cela signifie "Chip On Board", la puce sur la carte. Cela vous permettra de plonger au coeur de cette enquête technologique et moderne, à l'époque où les LED prennent d'étonnantes apparences. A LED mais pas laide, l'ampoule à LED nous livre un secret.

Voici un détail du filament à LED COB de l'ampoule. Le "filament" à LED est un abus de langage si on pense filament incandescent (en tungstène porté à haute température, autour de 2500°C à 3000°C). Le "filament" LED est un ensemble de LED montées sur un circuit très fin, donnant l'apparence d'un filament de tungstène. Dans cette ampoule, il y a 2 filaments LED, montés en série :

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Ampoule à LED COB 2.5W 220 lumens, petit culot à vis E14

Certaines ampoules LED COB possèdent 4 ou 6 filaments à LED et font 4W et 6W respectivement (équivalent à 35W et 50W d'ampoule à incandescence).

Le bas de l'ampoule laisse deviner les connexions des filaments à LED COB, qui vont vers les entrailles du culot :

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Culot de l'ampoule à LED COB

Il faut maitenant casser l'ampoule si on souhaite en savoir plus. Attention aux éclats de verre... L'ampoule à LED :

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Filaments à LED COB à l'air libre

Il n'y a pas besoin d'avoir du vide à l'intérieur de cette ampoule vu qu'il ne s'agit pas d'un filament incandescent qui doit être protégé de l'oxygène de l'air... Les connexions des LED ressemblent à cela

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Liaison en série des 2 filaments LED COB

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Détail sur la connexion d'un filament à LED COB

Côté culot, les filaments à LED sont reliés vers le culot :

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Connexion des filaments LED COB

Alimentation des filaments LED COB

La mini alimentation des filaments LED se trouve dans le culot de l'ampoule. On peut l'extraire en cassant le culot à la pince. Voici l'alimentation de l'ampoule :

 

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Alimentation de l'ampoule LED COB 2.5W

On reconnaît une alimentation capacitive. Les deux condensateurs sont des condensateurs céramique CMS type MLCC classique (ils ont été arrachés pendant le démontage). Les voici vu de (très) près, en macrophotographie :

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Condensateurs et éclats de verre en arrière fond

On peut voir un pont de diodes miniature (0.5A 1000V) sur l'autre face de l'alimentation :

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Pont de diodes MB10F de l'alimentation capacitive pour les LED COB

Cette alimentation capacitive délivre un courant de 20mA continus (plus ou moins continus, avec un résiduel d'ondulation à 100Hz) et la tension s'établit aux bornes des 2 filaments LED COB autour de 120V. Chaque filament fonctionne entre 50 et 60V continus. Il y a environ 15 LED en série dans chaque filament et chaque LED fonctionne à 3,5V environ.

Le schéma de l'alimentation doit resssembler à peu près à cela :

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Schéma de l'alimentation capacitive pour LED COB

Technologie LED COB

Venons-en au coeur de l'ampoule : les filaments lumineux à LED dites "COB", abréviation de "Chip On Board". Les "chips" sur la "board" sont les LED sur leur support. On peut décoller au cutter la partie jaune qui englobe les LED et le support des LED :

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LED COB directement fixées sur le support

Il ne s'agit pas d'un circuit imprimé classique avec des pistes en cuivre gravées. Les LED sont reliées en série par de très petits fils (fils de bonding) :

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LED COB reliées par fils de bonding

On voit les fils de bonding de chaque LED qui ont été arrachés lors du décollement de partie jaune. Cette partie jaune est un matériau fluorescent qui émet une lumière dont le spectre est centré sur le jaune et l'orange lorsque les LED bleues l'éclairent. Ce matériau est souple, diffuse la lumière dans toutes les directions (comme le lait par exemple), et protège les LED et les fils de bonding. D'un point de vue couleur, c'est comme cela que sont faites toutes les LED blanches : une LED bleue une un matériau fluorescent qui réémet de la lumière jaune et orange, ce qui fait du blanc. Le spectre lumineux des LED blanches présente un pic dans le bleu (qui trahit la présence de la LED bleue) et une large répartition autour du jaune orange, ce qui correspond à la fluorescence du matériau. Au total, cela produit de la lumière à peu près blanche :

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Spectre d'une LED blanche

Les LED bleues sont fixées sur le support qui est d'ailleurs transparent et recouvert du matériau fluorescent sur son autre face. C'est grâce à la transparence du support que le "filament" à LED peut émettre de la lumière dans toutes les directions, y compris "derrière" les LED.

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Zoom sur un filament de LED COB et fils de bonding apparents

On peut schématiser le principe de la LED COB :

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Schéma de principe de la LED COB

La matière fluorescente recouvre toutes les LED bleues d'un coup et diffuse la lumière, ce qui donne une apparence d'un petit bâton lumineux de façon uniforme, c'est le "filament" de LED.

Mot de la fin

Les ampoules LED COB utilisent des "filaments" LED qui sont composés d'un ensemble de 15 à 20 LED petites LED bleues en série, connectées par un fil de bonding sur un support transparent et noyé dans une résine fluorescente qui complète le spectre pour obtenir une lumière blanche ressemblante à celle que nous aimons. L'alimentation capacitive est réduite à sa plus simple expression, cachée dans un petit culot, et crée le courant continu qui assure une absence de scintillement.

 

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  Ampoule LED blanche COB, publié par nina67 le 19 Février 2016
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
1 COMMENTAIRES
montdest

Bonjour, Pas de limitation du "inrush current " là dedans on dirait... La 200 k ohms est une résistance de saignée ? Ya une piste du PCB qui servirait de fusible ? Merci pour cet article.

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