Les systèmes optiques-photoniques intègrent de nombreux composants électroniques et sous-systèmes qui peuvent être autant de sources de pannes, de défaillance lorsqu’ils sont mal adaptés aux conditions d’usage ou mal intégrés.
Forts de leurs compétences et des moyens techniques dont ils disposent au sein de leur laboratoire, les experts de PISÉO sont en mesure d’identifier les causes racines des défaillances des systèmes et de proposer des solutions pour améliorer leur fiabilité.
Identification des causes de défaillances
Les causes de défaillance peuvent être multiples sur ces systèmes électroniques, électriques. Nos savoir-faire et moyens techniques nous permettent de réaliser les prestations suivantes :
- Constat visuel des défauts, reproduction des défauts.
- Démontage des produits et analyse visuelle des composants et cartes électroniques (conception, fabrication).
- Mesures optiques, électriques, thermiques.
- Analyse de la construction et des matériaux utilisés.
- Analyse par rayons X, spectroscopie FTIR, microscopie MEB…
- Production d’un rapport d’analyse indépendant présentant les causes probables de défaillance et les recommandations d’amélioration.
Un installateur d’appareils d’éclairage s’est tourné vers PISÉO car il était confronté sur une installation à des défaillances de fonctionnement sur des rubans intégrant des LED de couleurs.
La défaillance constatée était que certains segments de ces rubans ne présentaient plus d’éclairement. Après plusieurs recherches infructueuses, notre client s’est tourné vers les experts de PISÉO afin de comprendre la cause du problème et pouvoir trouver une solution avec le fabricant du matériel d’éclairage.
Nos experts ont réalisé une analyse de l’ensemble du système (LED, circuits imprimés, alimentations, pilotage DMX, construction mécanique, dissipateur thermique…). En particulier, les points de fonctionnement des composants LED par mesures électriques et thermiques ont été vérifiés et des observations visuelles avec un dispositif de grossissement de l’image réalisées. Nos experts ont ainsi pu mettre en évidence que le dysfonctionnement constaté était du à la défaillance de certaines LED elle-même causée par une surtension électrique externe au système.
Cette analyse a permis de faire apparaitre les causes probables de la défaillance. A l’issue de ce travail, un rapport d’expertise indépendant a été remis au Client.
Un distributeur de lampes et luminaires LED nous a sollicité pour expertiser un appareil d’éclairage dont un certain nombre de LEDs ne s’allumaient plus.
Lors de leur analyse les experts de PISÉO ont constaté que la conception du produit ne correspondait pas à l’état de l’art et comportait des risques.
En effet, ils ont pu constater qu’en chauffant, la dilatation des PCB LED (circuit imprimé équipé de LED) provoquait une contrainte mécanique entre les PCBs. Cela entraînait ainsi un phénomène de flambage et de décollement de ces derniers.
Les mesures réalisées par caméra thermique ont notamment mis en évidence que les chaine de LEDs présentes là où le PCB se décollait présentaient également des températures anormalement élevées conduisant ainsi à la défaillance de certaines LED. Dans ce cas de figure, la conception du produit a pu être mise en cause car les solutions mises en oeuvre par le fabricant ne prenaient pas en compte les phénomènes de dilatation des PCB lors du fonctionnement du produit.
On connaît la durée de vie d’une LED seule (données fabricant) mais cette durée peut varier suivant la façon dont elle est intégrée dans un produit. Certains fabricants peuvent négliger ce point et les conséquences sont souvent des défaillances sur des installations.
En s’appuyant sur des mesures électriques et thermiques, des calculs d’extrapolations, il apparaît que les températures dans les matériaux LED, PCB, résine et plastiques génèrent régulièrement des défaillances telles que celles observées dans le laboratoire de PISÉO.
Ce fut le cas pour un fabricant d’éclairage public qui nous a confié son problème thermique accompagné d’une chute de flux dans la durée.
Entre la conception et la réalisation du prototype, des températures anormalement excessives avaient été relevées par le client.
Aussi, après une étude poussée, les experts de PISÉO ont pu identifier que l’écart principal entre la configuration calculée et la configuration mesurée était lié au confinement du dissipateur causé par la présence de la plaque support de l’électronique d’alimentation. Ce confinement limitait les mouvements d’air par convection et réduisait la capacité de dissipation thermique de refroidisseur. Les mesures effectuées montrent que le dissipateur est environ 20% moins efficace que prévu pour cette raison. En reconsidérant l’architecture sous le capot, il devrait être possible d’améliorer cette thermique.
Un fabricant d’appareil d’éclairage de piscine a été confronté à un phénomène de brunissement du silicone enrobant les LED qui permet d’assurer l’étanchéité de ses produits. Après avoir consulté le fabricant de LED qui n’a pas su lui apporter de réponse, le fabricant du produit s’est tourné vers PISÉO pour rechercher la cause de la défaillance.
Lors de leur analyse et notamment du démontage de plusieurs produits, les experts de PISÉO ont constaté que le silicone n’était pas toujours correctement réticulé (durci) et qu’il comportait un joint contenant du souffre. Or, le silicone non réticulé exposé à rayonnement optique et en présence de souffre perd sa transparence et change de teinte au bout d’un certain temps. Grâce à leur expertise en matériaux, optique et conception des systèmes optroniques, les experts de PISÉO ont réussi à identifier la cause de la défaillance. Notre client a ainsi pu améliorer son produit et obtenir un succès commercial très important à l’international.
Moyens d’essais
- Binoculaire
- Bancs d’essais photométriques et radiométriques
- Oscilloscopes rapides – Multimètres
- Caméra thermique et thermocouples
- Banc d’essais rayons X – Microscopes électroniques – Spectroscopie FTIR
Relevés sur site
PISÉO dispose également des savoir-faire et des équipements de mesure permettant de réaliser des mesures sur vos chantiers et dans vos établissements : relevés d’éclairement, relevés de luminance, UGR, contrastes, risque photobiologique… au regard des exigences normatives et réglementaires : NF EN 12464-1, NF EN 13201, NF EN 62471, NF X35-103…
Dans le cadre d’un litige ou d’un PV de réception, un rapport de mesures émanant d’un laboratoire impartial, indépendant et accrédité ISO 17025 (portée disponible sous www.cofrac.fr) peut être déterminant.
