Catalogue 2019-2020
 
 
 
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La technologie LED

 
Technologie
Une diode électroluminescente, couramment abrégée sous le sigle «del» et le plus souvent sous l’anglicisme «led» (pour light-emitting diode) est un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Une led produit un rayonnement monochromatique incohérent à partir d’une transformation d’énergie, par émission d’un photon concécutif à la recombinaison d’un électron et d’un trou dans un semiconducteur. Nick Holonyak créa en 1962 la première led à spectre visible, et Shuji Nakamura mit au point la led bleue suivie rapidement par la led blanche en 1990.
La longueur d’onde du rayonnement émis est déterminée par la largeur de la bande interdite photonique et dépend donc du matériau utilisé. Toutes les valeurs du spectre lumineux peuvent être atteintes avec les matériaux actuels (voire tableau 4).  
Efficacité Lumineuse
Ce paramètre permet de comparer l’efficacité de la conversion de l’énergie électrique en lumière visible des diverses technologies produisant des sources lumineuses. Il correspond au rapport du flux lumineux émis par la puissance électrique consommée, et s’exprime en lumens par Watt (lm/W). Il est généralement compris entre 20 et 80 lm/W, et dépasse parfois les 100 lm/W, malgré une grande disparité en fonction des couleurs, dûe à la discrimination de la vision humaine. Les bleues n’excèdent pas les 30 lm/W alors que les vertes peuvent avoir une efficacité lumineuse bien plus élevée. Les efforts colossaux effectués en recherche et développement pour les led blanches leur ont permis d’être aussi efficaces (voire plus) que les led de couleur.
La limite théorique d’une source qui transformerait intégralement toute l’énergie électrique en lumière visible est de 683 lm/W. Pour cela, il faudrait qu’elle possède un spectre monochromatique de longueur d’onde de 555 nm. L’efficacité lumineuse théorique d’une led blanche est de l’ordre de 300 lm/W. Ce chiffre est inférieur à 683 lm/W du fait que l’oeil discrimine toutes les longueurs d’ondes hormis à 555 nm. L’efficacité lumineuse des led blanches de dernière génération est supérieure à celle des lampes à incandescence mais aussi à celle des lampes fluocompactes ou encore de certains modèles de lampes à décharge. Le spectre de la lumière émise
est presque intégralement contenu dans le domaine du visible (les longueurs d’ondes sont comprises entre 400 nm et 760 nm). Contrairement aux lampes à incandescence et aux lampes à décharge, les led n’émettent quasiment pas d’infrarouge.
Comparaison des différentes technologie Incidence du radiateur
Technologie LED

Lampe Fluocompact

Lampe à Filament

Durée de vie 50 000H à 80 000H 6 000H 1 000H
Comparaison consommation 1 2 10
Energie consommée 8W/H
70KW/an
16W/H
140KW/an
70W/H
613KW/an
Champs Electrique Nul 200 1,5
Efficacité Lumineuse 20 à 130Lm/W 70Lm/W 14Lm/W
Emission Infrarouge Non Oui Oui
     

  
La durée de vie d’une led, et son efficacité lumineuse dépendent étroitement de la température de la puce de silicium (voir courbe  1). Elle ne peut dépasser les 125°C sous peine de destruction. Le radiateur est dimentionné afin d’obtenir la température de la puce silicium (voire courbe 2 et 32) en adéquation avec la température ambiante maximum, la durée de vie souhaitée et leb prix demandé par le marché. Des solutions particulières peuvent être envisagées, en fonction d'un cahier des charges hors standard.   
Durée de vie d'une LED
60°C

80°C

100°C

Durée de vie @ L=70%  72 000H 42 500H 20 000H
Durée de vie @ L=50%  140 400H 82 500H 39 000H
Durée de vie @ 6 000H  97,10% 95,10% 89,90%
@ L=70% indique que la luminosité est de 70%. Plus on accepte une luminosité restance basse, plus la durée de vie
est importante. Note, toutes les sources lumineuses baissent dans le temps.
@6000h indique que la luminosité de la led est de 97% après 6000h de fonctionnement, soit seulement une perte de
3%. Rappel, 6000h est la durée de vie d’une fluocompacte.
Synthèse des avantages Alimentation des composants LED
La technologie led va supplanter toutes les autres technologies d’affichage dans les vingt prochaines années. Elle offre en effet de nombreux avantages:
1- Très longue durée de vie, 80 fois plus longue qu’une lampe à incandescence, et 15 fois plus qu’une lampe fluocompacte
2- Très faible consommation électrique de 1 à 24 watts
3- Absence de rayonnement infrarouge
4- Absence de champ électrique, à la différence de la lampe fluocompacte. Un fort champ électrique perturbe les pacemakers.
5- Diversité de couleurs, 6 couleurs et 3 températures de couleur de blanc
6- L’utilisation d’un affichage à led divise par dix les frais de maintenance
7- Faible taille et faible dégagement de chaleur, permettant leur intégration dans les plafonds, dans le sol, dans des meubles. Il est possible de créer des effets d’éclairage hors du commun, limités seulement par votre créativité.
8- D'émarrage et arrêt de la lumière instantanés, inférieurs à la nanoseconde, contrairement à la lampe à incendescence (inertie de 20 millisecondes à 1seconde) et de plusieurs secondes pour une fluocompacte.
9- La technologie est coûteuse, mais son prix sera divisé par vingt dans les dix prochaines années, et par cinquante dans vingt ans.
10- Très nombreux champs d’application (voir ci-contre pour les marchés des luminaires encastrés). La meilleure solution, lorsque l’on veut concilier une bonne qualité d’alimentation du spot, une durée de vie très importante de la led et un rendement énergétique de l’ensemble «spot et alimentation» est d'intégrer un générateur de courant, qui fournit un courant constant quelles que soient les variations des sources d'alimentations et la dispersion de caractéristiques des led.  
Un ensemble de générateurs de courant de 350mA, 700mA et 1050mA se branchant sur une source de tension de 12V, 24V AC ou DC , et 100 à 230Vac 50/60Hz est proposé, soit comme éléments extérieurs, soit comme élément intégré au spot.
Sur les standards MR 11, MR 16, GU10, E14, E27 l'alimentation est directement intégrée au spot ou à la lampe. Sur les spots destinés à être encastrés dans les faux plafonds, bibliothèques, meubles de cuisines, l'alimentation peut être extérieure, mais reste solidaire du spot.
Pour les standards MR 11 et MR 16, l'alimentation est de type non polarisée, et peut recevoir indifféremment une tension continue ou alternative. Différents standards de tensions sont proposés «12V, 24V, 11-24V, 6-30V».
 
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