Binning LED : une méthode de tri selon la performance
Nous avons vu lors d’un précédent article que la variabilité dans les procédés de fabrication de composants LED semi-conducteurs induisait une distribution de leur performance en sortie de ligne de production. Abordons ici le binning LED.
Qu’est-ce que le binning LED ?
En sortie d’usine, les LEDs sont mesurées et triées en fonction de leur performance dans plusieurs bacs, ou “bins” en Anglais. Le binning est le plus souvent basé sur l’une des mesures suivantes :
- Tri en fonction de la valeur de flux lumineux (luminous flux, en anglais)
- Tri en fonction de la tension directe (forward voltage ou Vf, en anglais)
- Tri en fonction du point de couleur (sur un diagramme de chromaticité CIE)
L’illustration en tête de l’article explique ce principe du binning des LEDs en sortie de ligne de production. Dessin : Thomas Mérelle.
Les critères impactant le plus la performance des LEDs sont le flux lumineux et la température de couleur.
Tri des LED par flux lumineux
Le binning LED en fonction du flux est une fonction linéaire. Les LED sont individuellement mesurées et triées en fonction du nombre de Lumen dans différentes gammes de flux.
Les fabricants de LEDs créent bien souvent leurs propres standards de bin en Lumen et fournissent une information claire sur la performance en Lumen de chacun de leurs bins. Ainsi, les fabricants de luminaires peuvent choisir aisément le bin (ou la combinaison de bins) satisfaisant les besoins en performance de leur futur produit.
Tri des LED par température de couleur
Le binning LED sur la température de couleur est un procédé plus complexe. Les bins en température de couleur sont définis en fonction des coordonnées (x,y) sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, elles-mêmes extraites du spectre en émission de la LED.
- Plus la taille du bin est importante, plus la variation autour d’une température de couleur nominale est tolérée.
- Inversement, une taille de bin plus faible permet d’avoir un contrôle plus important sur la variation de la température de couleur.
Ellipses de MacAdam, déviation colorée et binning LED
Les ellipses de MacAdam peuvent être définies par des séries de SDCM (standard deviation of color matching, en anglais, soit en français : déviation standard de similarité en couleur). Le tableau ci-dessous donne le consensus sur la perception de l’homogénéité de la couleur par l’oeil humain en fonction du rayon de l’ellipse de MacAdam.
Tableau : rayons des ellipses de MacAdam (en 10-3 u’v’) et consensus sur la perception de l’homogénéité de la couleur.
| Rayon des ellipses de MacAdam | “1” (10-3 u’v’) | “2-3” 2 et 3.10-3 u’v’ | >“4” et 4.10-3 u’v’ |
| Homogénéité de couleur dans l’ellipse | Pas de différence de couleur visible | Différence à peine visible | Différence visible |
Norme ANSI C78.377-2008 et ellipse de MacAdam
Comme montré dans la figure ci-dessous, les bins ANSI dans le diagramme de chromaciticé CIE 1931 sont des parallélépipèdes dont les dimensions correspondent à celle d’une ellipse de MacAdam de rayon 7. Les bins ANSI sont délimités pas les lignes de même température de couleur (ISO-CCT) et sont centrés sur la courbe du corps noir, plus connue sous le nom de courbe de la loi de Planck. Plus de détails sur cette norme du binning LED au nom de ANSI C78.377-2008 de l’American National Standard Institute peuvent être trouvés dans la littérature.
Les fabricants de LEDs ont réalisé qu’une telle définition n’était pas suffisante pour satisfaire toute demande client. Ils ont donc défini des sous bins tels que les ANSI/4 qui sont obtenus en divisant chaque ANSI bin par 4 parallélépipèdes de surfaces égales. Des subdivisions plus importantes existent (ANSI/16 par exemple) pour des besoins en contrôle du point de couleur plus précis.
Approfondir le sujet
Poursuivez votre recherche
Bonjour, vous n’allez pas en croire ni vos yeux ni vos oreilles : OUI, c’est encore moi, car lorsqu’il s’agit de colorimétrie, et à plus forte raison du système CIE XY 1931, je suis dans tous mes états ! Le principe de température de couleur, basé sur le rayonnement d’un corps THEORIQUE ( le Corps Noir dont le rayonnement est uniquement fonction de la température) peut convenir pour les lampes à incandescence mais n’est absolument pas adapté pour comparer des lumière émise par décharge haute ou basse pression et encore moins par des SSL ( solid state lighting ), c’est à dire les LED. Même si le principe des ellipses n’est pas à remettre totalement en cause, en revanche, les fondement des notions de température de couleur sont OBSOLETES.
OUI, je sais, vous n’êtes pas d’accord, mais vous ne le serez jamais si vous continuez à camper sur des notions que vous refusez de remettre en cause. Restons bons Amis. Il n’empêche que le principe de vos articles est excellent. Cordiales salutations – William.