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Les matières pour l'éclairage LED

20 janvier 2019

Les matières pour l'éclairage LED

Les plastiques conducteurs thermiques

Les éclairages nécessitent d’utiliser des matériaux dissipateurs thermiques afin d’éviter une surchauffe des LED. En effet les LED peuvent perdre leur performance à une certaine température et par conséquent leur durée de vie diminue considérable. Le plus souvent, les fabricants d’éclairage utilisent des systèmes en aluminium, mais de nombreux fournisseurs matières proposent des alternatives avec des thermoplastiques conducteurs thermiques. Cette nouvelle génération de matériaux offre de nombreux avantages par rapport aux matériaux traditionnels tels que l’aluminium :

  • Gain de poids
  • Liberté de conception et de design permettant un surmoulage
  • Productivité améliorée
  • Réduction des coûts pièces

Evidemment les performances thermiques de ces thermoplastiques sont inférieures aux matériaux métalliques. Ces derniers sont généralement surdimensionnés par rapport aux échanges thermiques nécessaires pour ce type d’application. En utilisant Il est donc nécessaire de concevoir différemment en adaptant les surfaces d’échanges ainsi que les géométries des ailettes permettant d’optimiser les échanges thermiques.

Pour obtenir une conductivité thermique avec un matériau isolant comme les thermoplastiques, il est nécessaire d’ajouter des charges conductrices thermiques qui peuvent être sur base métallique, carbonée, céramique ou minérale. Suivant le type et le taux de charges, les thermoplastiques peuvent être également conducteurs ou isolants électriques. Le niveau de conductivité obtenu peut atteindre selon les fournisseurs jusqu’à 20 W/m.K obtenus généralement par des charges conductrices électriques. Pour les charges minérales isolantes électriques, le niveau de conductivité sera inférieur.

La thématique des thermoplastiques conducteurs thermiques est présente au sein du service Matériautech d’Allizé Plasturgie notamment par le développement de partenariats et la production d’échantillons démonstrateurs à partir de différents matériaux (polyamides, PPS) et différents types de charges (sur base graphite, céramique ou métallique).

ZOOM sur la société LATI S.p.A.

Artemide et LATI : le succès d’Ameluna

Une vision innovante de la conception où la lumière génère émotion et interaction.

C’est ainsi qu’Artemide présente Ameluna, la lampe conçue en collaboration avec le centre Mercedes-Benz style.

Artemide et Mercedes-Benz sont leaders dans leur domaine respectif et leur alliance ne pouvait qu’aboutir à la création d’une nouvelle icône, vouée à devenir une référence intemporelle dans le monde de l’éclairage.

Ameluna, nom issu d’ Artemide et de Mercedes avec Luna (Lune en italien), est une lampe conçue pour réfracter et diffuser de façon aléatoire la lumière générée par une série de LED intégrées en son sein et pilotées par un dispositif optoélectronique sophistiqué et révolutionnaire. Le dôme, élégant et asymétrique en PMMA est naturellement la partie la plus surprenante de cet objet, mais son contenu apporte un caractère hautement innovant à l’ensemble.

Innovation : un concept qu’Artemide a fondé dans le respect des valeurs éthiques et durables, particulièrement lorsqu’il s’agit de produits destinés à l’homme et à son environnement.

De cette profonde philosophie de conception est née la décision de développer des solutions innovantes à faible impact environnemental, même pour la partie non visible d’Ameluna, à savoir le grand anneau circulaire supportant les LED et permettant aussi à la lampe d’être suspendue au plafond.

Pour la réalisation de cet élément important, Artemide a opté pour un compound conducteur thermique de chez LATI. Les exigences du projet imposent un polymère technique capable de dissiper suffisamment la chaleur produite par les LED mais aussi d’assurer des fonctions structurelles afin de supporter le poids entier de la lampe. Afin de garantir la qualité esthétique optimale, Artemide a choisi de réaliser l’anneau en une seule pièce: un défi dans le défi, si on considère les dimensions considérables de la pièce et la stabilité dimensionnelle nécessaire- en terme de planéité et de circularité- requise pour un assemblage final parfait avec le dôme.

La phase de conception a impliqué l’équipe technique LATI dans une activité intense de simulation et calcul FEM qui a permis de valider les performances techniques de la matière, la meilleure conception d’outillage d’injection et l’optimisation des paramètres de moulage. La matière à également fait l’objet d’études et d’améliorations, avant tout la rhéologie afin d’obtenir la fluidité nécessaire pour le remplissage des empreintes du moule, malgré la quantité élevée de charges céramiques non abrasives nécessairement présente dans la matrice polymère.

Le cœur d’Ameluna est réalisé aujourd’hui en LATICONTHER 62 CEG/500-V0HF1, un compound sur base PA6 avec une charge céramique conductrice thermiquement et isotrope, auto-extinguible mais exempt d’additifs nocifs pour l’environnement tels que les halogènes ou le phosphore rouge. La formulation de ce grade matière contribue non seulement à des prestations thermiques et mécaniques optimales, mais aussi à limiter les retraits dimensionnels tout en assurant une excellente finition de surface et la possibilité de peinture. Des performances sûres et fiabilité dans le temps complètent le récit de l’aventure d’Ameluna.

Légende : Démonstrateurs GEM conducteurs thermiques réalisés avec la société PolyOne

Les plastiques diffuseurs de lumières

L’usage de diffuseurs aptes à dissimuler cartes électroniques et LED tout en assurant une transmission de la lumière est bien connu des industriels qui mettent en œuvre ces solutions depuis longtemps dans les luminaires, l’automobile et plus récemment dans les objets connectés.

Légende : Effets diffusants pour la dissimulation des cartes électroniques et LED. Exemple avec un display intérieur de la Mercedes classe S. Crédit photo TREFFERT SAS

La donne a changé avec la miniaturisation des LED, leur multiplication permettant de démocratiser leur emploi dans des objets connectés, autonomes en courant ou non, et surtout plus informatifs que jamais. Ainsi, bon nombre de bureaux d’études de l’électrotechnique préfèreront faire colorer des diffuseurs positionnés devant des LED blanches uniquement, plutôt que d’acheter des LED vertes, jaunes et rouges plus coûteuses car moins distribuées.alimentaire), ou encore un TPU au centre et du PC à droite.

La lumière, pour peu qu’elle soit guidée à travers une matière choisie, devient source d’information, d’ambiance et de design.

Légende : Diffusion de LED blanches sur différentes épaisseurs avec effets masquant ou non des LED (de gauche à droite : 3/2/1mm)

La tendance actuelle consiste à obtenir une diffusion de l’information sous forme lumineuse non pas au travers d’un diffuseur même technique, mais au travers d’un thermoplastique qui demeure opaque lorsque le dispositif lumineux n’est pas connecté.

Trois noirs profonds poli miroir, trois couleurs différentes, y compris un effet diffuseur à droite.

Légende : Trois noirs profonds poli miroir, trois couleurs différentes, y compris un effet diffuseur à droite.

Comme nous le confiait le responsable du laboratoire TREFFERT, M. François ILLY : « Il n’est pas rare d’accueillir les dispositifs lumineux à l’état de prototype, pour éviter des allers et retours entre nous et les BE de nos clients et ainsi gagner en réactivité dans la mise au point du diffuseur ou du filtre de lumière adéquat. »

 
 

Légende : Un blanc opaque à gauche et deux diffuseurs en OFF dont la blancheur s’inverse à travers l’éclairage.

Légende : Des couleurs peuvent être dissimulées sous l’apparence d’un noir profond dans un PP à gauche (noir apte au contact)

La lumière, pour peu qu’elle soit guidée à travers une matière choisie, devient source d’information, d’ambiance et de design.

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Pour plus d'informations sur ces applications, contactez le service Materiautech d'Allizé-Plasturgie

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