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RÉSUMÉ
Les LEDs sont considérées comme une technologie d'éclairage d'avenir. Commercialisées depuis près de 20 ans, elles allient plusieurs intérêts : faible consommation d'énergie, longue durée de vie et très faibles rayonnements. La technologie LED est aujourd’hui mature pour trouver des applications dans certains éclairages intérieurs tels que l'éclairage d'ambiance, l'éclairage des plans de travail ou encore le balisage lumineux. Toutefois, dans certains domaines, leur implantation est déconseillée, principalement pour des raisons de rentabilité économique. Architecture, fluorescence, mise en œuvre : cet article présente de manière détaillée les caractéristiques technico-économiques des LEDs, afin de faire le point sur les performances réelles de cette technologie.
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Laurent MASSOL : Dirigeant du bureau d’étude LED Engineering Development
INTRODUCTION
Prolonger le jour par une lumière artificielle est parfois le seul moyen à des populations en voie de développement de permettre à leur jeune génération de suivre un enseignement scolaire. Ainsi, l’association Light up the world se bat depuis plusieurs années afin de proposer à ces populations des systèmes autonomes (panneaux solaires, batteries et modules LEDs) permettant de fournir une lumière « suffisante » à la lecture et l’écriture.
Mais, cet éclairage, « suffisant » dans ce contexte, est bien loin des normes européennes, en vigueur aujourd’hui, applicables à l’intérieur des bâtiments. Néanmoins, cette technologie prometteuse propose une alternative à certaines sources lumineuses, gourmandes en énergie, qui seront bannies petit à petit (lampes à incandescence), suite aux politiques d’économie d’énergie mises en place depuis quelques année (nouvelles réglementations, Grenelle de l’environnement). C’est d’ailleurs un des ses principaux atouts, avec sa durée de vie, qui permettront de réduire fortement des dépenses énergétiques en éclairage, d’abord pour des applications intérieures puis, plus tard, avec l’amélioration des performances, pour des application d’éclairages général et public.
La présence des LEDs (Light Emitting Diode), dont la commercialisation a démarré vers 1996 pour les premières LEDs blanches, est très récente. L’évolution de leurs performances est très rapide (flux lumineux, qualité de l’éclairage, efficacité).
Malgré cela, il existe encore des domaines où leur implantation n’est pas conseillée en terme de rentabilité économique (programmes Caliper aux USA et Citadel, récemment lancés en France). Voici pourquoi cet article expose les éléments technico-économiques, permettant de faire le point sur les performances réelles de cette technologie très prometteuse. Nous nous focaliserons sur l’éclairage intérieur des bâtiments.
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Charte de qualité d’un produit à LEDs
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2. LEDs à l’intérieur des bâtiments
Les performances des LEDs permettent actuellement (2010) de remplir des fonctionnalités d’éclairage.
Les dernières annonces de fabricants comme Nichia et CREE font état d’efficacités lumineuses supérieures à 180 lm/W pour les LEDs pour des courants de 350 mA (performances atteintes pour quelques composants en laboratoire), ce qui dépasse de loin les sources traditionnelles. Ces efficacités, atteintes en laboratoire, donnent un espoir pour l’implantation de cette technologie dans de nombreuses autres applications et permettent de se projeter dans un avenir très proche.
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Les LEDs disponibles dans l’industrie sont plus près des 100 lm/W pour des coûts de 1 à 1,5 € (pour des quantités de plusieurs dizaines de milliers de pièces). Nous voyons très clairement à la fois les performances intéressantes actuelles dépassant celles de nombreuses sources traditionnelles, mais également le formidable potentiel à venir.
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Les principales caractéristiques, auxquelles les LEDs doivent répondre aujourd’hui pour être intégrées dans des systèmes d’éclairage intérieur, sont au nombre de quatre :
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Qualité de la colorimétrie
Possibilité de produire de la lumière blanche ayant des couleurs de température entre 2 800 K et 4 500 K suivant les applications. Même s’il n’est pas complètement adapté à cette technologie, l’IRC (indice de rendu des couleurs) est, jusqu’à maintenant, une des rares mesures permettant d’évaluer la qualité chromatique des LEDs, et cette valeur doit pouvoir atteindre un minimum de 85.
D'autres indices sont actuellement utilisés aux USA, par le NIST (Prof. OHNO) comme le CQS, et s'avèrent mieux adaptés aux technologies LEDs.
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Efficacité
La législation est en train d’évoluer depuis 4 à 5 ans en ce qui concerne les lampes de façon générale. Des niveaux d’efficacité sont déjà requis et leur amélioration sera demandée dans les toutes prochaines années. Ce qui doit pousser les intégrateurs de la technologie LED à réaliser des systèmes efficaces basés sur des composants de qualité.
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Durée de vie
Au cours des années 1990, les annonces faites dans ce domaine ont été on ne...
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LEDs à l’intérieur des bâtiments
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - NAKAMURA (S.) - Solid State Lighting and Display Center - Materials and ECE Departments Université de Californie, Santa Barbara.
-
(2) - XIAOHUI (Q.), SIU CHUNG WONG, CHI K. TSE - Color Control System for RGB LED Light Sources Using Junction Temperature Measurement - Department of Electronic and Information Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong.
-
(3) - * - Lighting Research Center – Rensselaer Polytechnic Institute, New York.
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(4) - BODROGI (P.), CSUTI (P.), SZABO (F.), SCHANDA (J.) - Why does the CIE CRI fail for RGB LED light sources ? - Colour and Multimedia Laboratory, Université de Veszprém (Hongrie).
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(5) - GASSE (A.) - Le Packaging des LEDs - journée JESSICA (12 nov. 2008).
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(6) - CRAFORD (M.G.) - LEDs for Solid State Lighting and Other Emerging Applications : Status, Trends, and Challenges - C.T.O....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Université de Californie – Départements Matériels et ECE
https://www.bachelorstudies.fr/universites/Etats-Unis/University-of-California-Los-Angeles-UCLA/
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Rensselaer Polytechnic Institute – Lighting Research Center
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Programme Caliper
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Programme Citadel
2 Données statistiques et économiques
Les éclairages à LEDs représentaient fin 2008 moins de 2 % du marché total.
Les prochaines 4 à 5 années verront une forte augmentation de leurs parts de marchés dans différents domaines (figure 1), notamment pour des applications utilisant, jusqu'à présent, des lampes à incandescence.
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