- Lampe à diode électroluminescente
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Lampe à LED blanches
La lampe à diode électroluminescente, ou lampe à LED (abrégé de l'anglais Light-Emitting Diode), plus rarement lampe à DEL (abrégé du français), est un type de lampe électrique qui utilise des diodes électroluminescences.
Elles sont historiquement surtout utilisées pour réaliser des voyants lumineux, en raison de leur tension d'alimentation adaptée à l'électronique et de leur longue durée de vie (témoin de veille ou de fonctionnement d'appareils électriques, signalisation…), mais sont de plus en plus utilisées pour l'éclairage, suite aux avancées technologiques dont a bénéficié le domaine des diodes électroluminescentes.
Lampe à LED à douille à vis Edison E27 (27 mm)Sommaire
Chronologie
Article connexe : Chronologie des techniques d'éclairage.- 1907: (en) H. J. Round est le premier à mettre en évidence un phénomène d'électroluminescence.
- 1927: O. V. Losev dépose le premier brevet de ce qui sera appelé, bien plus tard, une diode électroluminescente.
- 1962: Nick Holonyak, consultant chez General Electric invente la première LED à spectre visible utilisable.
- Dans les années 90, les recherches, entre autres, de (en) Shuji Nakamura et Takashi Mukai de (en) Nichia, dans la technologie des semi-conducteurs InGaN permirent la création de LED
Présentation
Une ampoule à incandescence classique éclaire en portant un filament de tungstène à une haute température. Le rendement lumineux est particulièrement mauvais, au maximum 5 % de l'énergie est convertie en lumière visible, le reste est dissipé en chaleur. De plus, la montée en température du filament se fait le plus souvent très brutalement[N 1], entrainant un risque non négligeable de destruction du filament (ampoule qui « claque »). cependant cette durée de vie est artificiellement réduite à 1000heures pour des raisons commerciales. Il n'y a aucune difficulté à réaliser des ampoules avec une durée de vie bien supérieure jusqu'à 100000 heures (lire l'histoire du Cartel de Phœbus sur Wiki) .
Une lampe constituée de LED produit de la lumière par électroluminescence d'un semi-conducteur, le rendement est bien plus intéressant sans toutefois atteindre celui des phénomènes de fluorescence (tube fluorescent, ampoule fluocompacte). La durée de vie des LEDs est bien plus importante que pour ces deux derniers mécanismes avec un avantage certain, les LED ne souffrent en aucune façon des alternances allumage/extinction (attention cependant, ce n'est pas forcément le cas de l'électronique l'accompagnant dans l'ampoule).
Comparatif de rendements et de durées de vie
Technologie Rendement (lumen par watt lm/W) Durée de vie moyenne (heures) Lampe incandescente 12 - 20 lm/W 1 000 h - 1 200 h[1] Lampe halogène 18 - 25 lm/W 2 000 h - 3 000 h Lampe fluorescente 60 - 100 lm/W 6 000 h - 15 000 h Lampe à LED 60 - 100 lm/W 50 000 h - 100 000 h Le rendement des ampoules à LED est souvent indiqué à la tension d'usage (basse tension) et, non pas à la tension du réseau (110-120 ou 220-250 volts).
Points forts et faiblesses
- Avantages :
- faible consommation électrique due à un rendement correct (voir tableau comparatif ci-dessus) ;
- durée de vie beaucoup plus longue qu'une lampe à incandescence ou à fluorescence (théoriquement 50 000 heures), la fin de vie se déclarant par une baisse de rendement progressive et non par un claquage brutal ;
- sécurité d'un fonctionnement en basse tension ;
- chauffent proportionnellement moins que l'incandescence en raison du meilleur rendement ;
- ne produit pas d’UV ;
- à l'inverse d'une lampe fluorescente (fluocompacte), une lampe à LED n'émet pas de rayonnement à moyenne ou basse fréquence, susceptible d'être nocif à faible distance ;
- peut produire une grande variété de couleurs par simple composition, à la fabrication, des différentes diodes électroluminescentes la constituant, ou en dynamique par modification des courants alimentant les différentes LED ;
- grand choix de la température de couleur. Les coloris existants sont : 2500 K et 3000 K pour le blanc chaud, 4500 K et 5000 K pour le blanc ivoire, 6000 K et 6500 K pour le blanc froid.
- Inconvénients :
- en 2006, le prix à l’achat des lampes à LED reste deux à quatre fois plus élevé que celui d'une lampe classique, à luminosité égale mais devrait baisser rapidement compte-tenu du développement rapide des ventes[2] ;
- les LED dites blanches produisent ce blanc par mélange de quelques couleurs de base et n'ont donc pas un spectre continu comme les lampes à incandescence ;
- la température du blanc produit tire souvent vers le bleu (blanc froid), perçu par les utilisateurs comme donnant une atmosphère « froide » aux intérieurs, il existe cependant des lampes blanches tirant plus vers le jaune (blanc chaud) ;
- le rendu des couleurs (IRC) est lui aussi généralement médiocre (il est nettement meilleur avec les LED apparues en 2009) ;
- les LED ne supportent pas les hautes températures : la dissipation thermique des ampoules à LED est un facteur limitant la montée en puissance de ces dernières ;
- les LED bleues[3] ainsi que les LED blanches contiennent un spectre bleu de forte intensité dangereux[4] pour la rétine si elles entrent dans le champ de vision, même périphérique. Ceci est bien sûr proportionnel à leur puissance. Cela devient de plus en plus préoccupant puisque des LED toujours plus puissantes sont mises sur le marché[N 2]. Toutefois sont récemment apparues des LED à tons chauds, au spectre appauvri en lumière bleue.
Notes et références
- Ce n'est pas le cas par exemple d'un lampadaire halogène de salon car le gradateur associé pilote la montée en puissance progressive (bien que très rapide ~100 ms).
- En particulier, ce problème se pose pour les LED utilisées dans les flashs ou dans les projecteurs de véhicules.
Références
- Limitation due à l'obsolescence programmée de ces ampoules, voulue par les fabricants, et non à une limite technologique intrinsèque, d'après le documentaire "Prêt à jeter - Obsolescence Programmée" de Cosima Dannoritzer, diffusé sur Arte
- [1] Article du Nikkei en anglais du 17 déc. 2007
- [2] Ocular input for human melatonin regulation
- [3] Article Blue Light Induces Mitochondrial DNA Damage and Free Radical Production in Epithelial Cells
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