La révolution LED

Ce n’est que très récemment que l’intérêt pour la lumière vient de renaître. 

Plusieurs causes conjuguées y ont contribuées : 

• l’arrivée de nouvelles technologies offrent de nouvelles possibilités (miniaturisation, couleurs, gestion, etc.), 
• un intérêt général pour la décoration intérieur (récurent en période de crise économique), 
• la prise de conscience de l’influence de la lumière sur l’homme aussi bien du côté physiologique que psychologique.

Plus qu’une rupture technologique, la led révolutionne aussi le monde de l’éclairage traditionnel. Le respect de l’environnement, la baisse des charges dues au coût de l’énergie et au coût de la maintenance, de nouveaux designs et nouveaux produits : la led offre de nouveaux champs d’inspiration, d’applications et de confort lumineux.

Qu’est-ce que la led ?

La LED (Light emitting diode en anglais, ou DEL pour Diode électroluminescente en français) est un composant électronique qui émet de la lumière (et de la chaleur) quand un courant électrique le traverse.

La technologie est ancienne, mais ce n’est que récemment qu’elle est devenue suffisamment performante pour remplacer les ampoules classiques. A ce jour, toutes les applications en éclairage d’intérieur ou urbain (<6m) peuvent être satisfaites pleinement avec des led.

Pour faire des led, il est nécessaire d’avoir quelques éléments dans le groupe des matières appelées « terres rares ». Ce groupe de matière est indispensable aux nouvelles technologies telles les led, les batteries, aimants, etc. La répartition des mines de « terres rares » est assez inéquitable sur terre : plus de 90% de ces mines sont en Asie. Il s’agit donc (une fois encore) d’un problème de matières premières.

Sous l’eau, les mines sont mieux réparties mais à des profondeurs encore inaccessibles de manière industrielle. De plus, l’extraction de ces terres rares nécessite des acides ou des cyanates, ce qui peut être assez polluant suivant les normes appliquées. Pour autant, ces éléments des « terres rares » sont en quantité infinitésimale (utilisation en tant que dopant). Les sources led sont donc- à ce titre- moins polluantes que les autres technologies d’éclairages ; et ce d’autant plus si l‘on considère la consommation électrique et la pollution liée à la création d’électricité. Il est enfin possibles de s’approvisionner par retraitement et recyclage de déchets, mais les usines correspondantes ne sont pas implantées à grande échelle, et ne permettent donc pas d’être significatives en termes de volume produit.

Quel est l’intérêt de la led ?

De nouvelles possibilités et applications sont maintenant possibles, notamment grâce :

• à la multiplicité des couleurs et températures de couleurs possibles et ajustables,
• à la miniaturisation de ces sources de lumière,
• à de la possible variation de l’intensité lumineuse,
• à la simplicité de mise en œuvre (rubans led, fibres optiques à diffusion latérales, etc.)

En termes de décoration d’intérieur, de design, l’arrivée de cette nouvelle technologie offre une plus grande liberté de création.

Financièrement, l’intérêt d’un bon éclairage et de l’utilisation de la led en particulier peut se décomposer en deux aspects : un aspect quantitatif et un aspect qualitatif.

• Coté qualitatif : tout n’est pas simplement calculable. Comment mesurer le bien-être de chacun dans une pièce ayant une bonne ambiance lumineuse ? Comment mesurer l’impact d’un meilleur éclairage sur la baisse des soins ophtalmiques pour les gens travaillant dans des bureaux ? Comment calculer le nombre de troubles divers physiques et/ou psychologique soignés ou évités grâce un bon éclairage ou à la luminothérapie ? Dans le cas d’un ré- agencement complet de magasin ; comment déterminer la part de l’augmentation des ventes liée au nouveau mobilier et celle liée au nouvel éclairage ? 

Trop peu d’études existent pour répondre à ces questions, mais pour autant l’impact de l’éclairage semble grand sur tous ces points, aussi bien du point de vue financier que du point de vue de la qualité de vie.

• Coté quantitatif : Certains paramètres financiers sont facilement évaluables : les économies d’énergie (facture de consommation électrique), diminution des frais de maintenance (rachat des ampoules, temps d’achat et temps d’intervention, location de nacelle pour les grandes hauteurs, arrêt de production pour les lieux « sensibles » type usine de produits chimique (ATEX), etc.)

D’autres demandent une attention particulière comme par exemple pour la baisse des taux de non-conformité dans le cas de l’amélioration de la qualité de lumière pour les contrôles visuels en chaînes de productions, ou même de l’augmentation de l’efficacité au travail du personnel administratif après amélioration du confort lumineux.

Qui ne rêve pas du changement de nos bons vieux tubes néons, occasionnant le soir les yeux rouges et un mal de tête intéressant, procurant le bonheur d’un grésillement permanent, apportant la joie de voir le mélange des couleurs des tubes au gré de la maintenance et des approvisionnements ?

La plupart du temps, l’éclairage est le point de différenciation entre un magasin, une pièce agréable ou non. tout le monde se rappelle à la fin d’un projet qu’il faut penser à l’éclairage, et les produits sont alors achetés avec les quelques maigres budgets restants…

Vous avez dit « carabistouilles » ? 

Entre omissions, petits arrangement avec la réalité et gros mensonges.

L’équivalence en termes de puissance électrique n’est pas liée uniquement à un produit, mais à un produit dans un contexte d’utilisation : une ampoule « ancienne technologie » émet autant de lumière dans toutes les directions de l’espace (de manière isotrope), alors que quasiment toutes les sources led n’éclairent que dans la moitié de l’espace, dans le meilleur des cas. 

Partant de ce constat, une ampoule led de 800lm mise « tête en bas » à 2,20m au-dessus d’une table pourrait être considérée comme une équivalence à une ampoule « ancienne technologie » de 70W. Si le lustre ne permet que la position « tête en haut » de l’ampoule, l’ampoule led n’éclaire plus la table directement, mais indirectement via réflexion et diffusion au plafond. La même ampoule dans ce cas peut être considérée comme équivalente à une ampoule de 30W seulement.

Par exemple pour les ampoules Gu10 (petits spots de plafond), on trouve communément des sports 4W équivalents à des 50W halogènes. Le diable se cachant dans les détails, il faut alors vérifier l’angle d’ouverture de l’ampoule (angle par laquelle la lumière sort à 50% de son intensité maximum). Pour une ampoule ayant une ouverture de 20°, vous aurez alors une véritable équivalence 50W halogène… dans un cercle de 40 cm au sol !

La durée de vie des led

La force maximale d’une chaine correspond à celle de son maillon le plus faible.

La durée de vie d’une ampoule led est conditionnée par plusieurs points :

• Le courant électrique qui traverse la diode : plus il est important, plus la led émet de la lumière, mais plus sa durée de vie est courte.
• La gestion de la température : la température de fonctionnement est importante : plus elle est élevée, plus la durée de vie de led sera courte. si vous vous brulez en touchant une ampoule led, c’est que le produit est mauvais (mauvaise dissipation de la chaleur et/ou suralimentation électrique).
• La conception de l’alimentation : c’est souvent le point le plus délicat. De trop nombreuses fois, la mention « durée de vie estimée de 50 000h ou 100 000h des led » est indiqué, à l’opposé de la mention « garantie 1 an »… Oui, la durée de vie du composant led est grande. Pour autant, c’est le plus souvent l’alimentation qui va cesser de fonctionner en premier.

Outre la durée de vie, le flux lumineux d’une led décroit dans les premiers milliers d’heures de fonctionnement. Une bonne diode perdra 3 à 5 % de son flux en 20 000h et une très mauvaise jusqu’à 40%. Ceci peux poser un problème pour l’éclairage de lieux réglementés type chemin pour PMR (personnes à mobilité réduites).

L’avenir de l’éclairage

Le marché de l’éclairage est actuellement plus porté sur le relamping (changement d’ampoules). 
L’avenir passe par deux axes : 

• le luminaire (objet éclairant conçu avec sa source, son dissipateur, son alimentation) 
• et la gestion (domotique, gestion technique du bâtiment). Pour la partie luminaire, le design devrait pouvoir prendre sa véritable place d’ici 5 à 7 ans.

La durée de vie de la technologie led, liée à la microélectronique, est entre 6 mois à un an. Cela veut dire que tous les 6 mois à 1 an, une nouvelle génération de puces led éclairant plus, consommant moins et chauffant moins arrive sur le marché. Cette technologie évolue donc très rapidement.

Ceci à donc plusieurs conséquences : le « turn-over » des produits est très rapide ; les prix sont rapidement décroissants (à flux constant).

Les produits actuels réalisés avec des led sont nombreux. La limitation n’est plus technologique. La limitation est liée à l’imagination. Parlez-nous de vos envies, de vos besoins, de vos idées et nous vous fournirons la solution technologique !

Frédéric LETIENT

PDG - Alliance Led