Les LEDs récentes convertissent environ 15% à 25% de l’énergie électrique en lumière, le reste est dégagé sous forme de chaleur. Ce flux de chaleur ne doit pas altérer la LED.
Il en résulte que la puissance de la LED influe directement sur son architecture.
LEDs classiques
Les LEDs classiques, généralement alimentée sous quelques milli ampères, ont une puissance électrique d’environ 1/10 W. La quantité de chaleur à dissiper étant relativement réduite, la conduction via les pates et la convection dans l’air suffisent amplement pour évacuer les calories.
En outre, la densité de courant (donner la valeur), faible, permet l’utilisation de simples boitiers en résine d’époxy transparente. La résistance thermique vaut alors généralement 300 °K/W et n’est pas un obstacle en vue de l’intégration de la LED dans un système. Par contre, l’élévation de la température, généralement due à des causes externes, a des conséquences.
... et leur évolution
Afin de proposer des LEDs plus puissantes, les constructeurs ont mis au point des LEDs autorisant un courant légèrement plus élevé (70mA pour le modèle ci-contre). Ces LEDs possèdent un boitier facilitant l'évacuation de la chaleur (200 °K/W).
LEDs de puissance
Les LEDs dites de puissance développent des puissances bien plus importantes plus d’un W. Du fait de la valeur du rendement énergétique, ce sont des quantités de chaleur importantes qu’il faut évacuer. Pour donner un ordre d’idée, il n’est pas possible de toucher à main nu une résistance qui dissipe 1W sans se bruler.
La conduction via les contacts électriques devient insuffisante et l’emploi d’un pad thermique s’impose. Cette pièce a pour rôle d’évacuer la chaleur hors de la LED. Elle assure le contact thermique entre la puce et l’extérieur. Couplé à un dissipateur thermique, il permet l’extraction des calories. La résistance thermique des LEDs de puissance vaut généralement aux alentours de 10°K/W. Le boitier d’une LED de puissance doit répondre à deux exigences :
- Tenir à la température
- Permettre l’évacuation de la chaleur.
Le boitier ne peut plus être réalisé en résine époxy transparente car ces matériaux ne possèdent pas une tenue en température suffisante. Les constructeurs utilisent alors du gel silicone transparent encapsulé dans une enveloppe en thermoplastique transparent (polyméthacrylate de méthyle).
Isolation électrique
Certaines applications nécessitent que le pad thermique soit électriquement isolé. Il faut alors réaliser cette isolation via une diode zener par exemple, cette dernière possédant une résistance thermique, cela dégrade le transfert du flux de chaleur.