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Éclairage : l’irrésistible montée en puissance des leds

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Éclairage : l’irrésistible montée en puissance des leds

Acronyme de Light Emitting Diode, la led est une diode électroluminescente ou semi-conducteur qui transforme un courant électrique en lumière. Une manière de classer ces sources est de considérer la répartition de l’énergie dans la gamme des longueurs d’onde visibles. Ainsi, dans une led de couleur, l’énergie est concentrée sur une plage étroite de longueur d’onde (20 à 40 nm), d’où un spectre quasiment monochromatique. En revanche, dans une led blanche, l’énergie est répartie sur toute la gamme de longueurs d’onde couvrant le visible (380 – 780 nm). Jusque dans les années 1990, les leds (rouges et vertes) n’étaient utilisées que dans les panneaux d’affichage, feux tricolores ou en tant qu’indicateurs de certains appareils électriques. C’est l’adjonction de phosphores qui a permis d’obtenir un spectre plus large, et donc un flux lumineux plus important ouvrant la voie de leur emploi en éclairage.

Qui dit éclairage suppose que l’on compare leurs caractéristiques lumineuses à celles des autres lampes. Ainsi, l’efficacité lumineuse d’une lampe fluocompacte est en moyenne de 60 lm/W, celle d’un tube fluorescent T5 de 100 lm/W, celle de la lampe incandescente classique (en voie d’extinction) de 14 lm/W.

Les leds intégrées dans un luminaire présentent pour l’instant une efficacité lumineuse d’environ 50 lm/W au mieux. Une valeur non définitive, sachant que les avancées technologiques modifient leurs caractéristiques environ tous les 18 mois.

Ensuite, le spectre d’une led se situe dans le visible, ce qui fait que la lumière émise est dépourvue d’infrarouge et d’ultraviolet. L’absence d’infrarouge implique que la lumière de la led ne chauffe pas ce qu’elle éclaire et l’absence d’ultraviolet en évite l’altération.

En contrepartie, toutes les pertes sont d’ordre thermique et ont pour conséquence d’échauffer la diode. Or, la température de la jonction de la led a une incidence sur le flux lumineux et sur la durée de vie qui décroissent ­dramatiquement lorsque la température augmente. De plus, l’indice de rendu des couleurs – utilisé pour caractériser l’aptitude des lampes fluorescentes ou incandescentes à restituer une couleur – ne s’applique pas de manière ­satisfaisante aux leds. Enfin, si les fabricants sont parvenus à obtenir un blanc chaud (3 000 K), c’est au détriment de l’efficacité lumineuse. Sans nier les progrès réalisés, force est de constater que de nombreux défis restent à ­relever, notamment en ce qui concerne le maintien du flux lumineux dans le temps et son homogénéité d’une diode à l’autre.

Alors, les leds seront-elles les sources d’éclairage de demain ? Pour répondre à cette question, non seulement faut-il tenir compte des considérations que nous venons de citer, mais il faut aussi replacer la diode dans un contexte énergétique et économique contemporain. Pour l’heure, la led constitue une excellente technologie pour réaliser des éclairages dynamiques et colorés, tant dans le domestique que pour la mise en valeur de façades, ou comme éclairage d’appoint dans un musée par exemple, du fait de ses caractéristiques. Ce n’est toutefois pas encore une solution de remplacement en ce qui concerne l’éclairage général où ses faibles consommations ne sauraient compenser son coût élevé.

Même si la communauté scientifique et les industriels obtiennent des avancées fulgurantes sur la qualité de la diode électroluminescente, c’est plutôt vers l’oled qu’il faut se tourner pour trouver une solution d’avenir. Le principe de fonctionnement réside dans l’utilisation de semi-­conducteurs organiques disposés en couches (films) organisées en sandwich offrant une source de lumière étendue. Ajoutées à cela, une efficacité lumineuse qui évolue très vite et peu affectée par des températures élevées, une plus grande facilité d’utilisation grâce à la souplesse des « films », il ne reste plus qu’à attendre l’amélioration de sa durée de vie et des solutions mettant en œuvre des écrans plastiques (au lieu du verre) qui permettront de créer des parois lumineuses, plafonds ou murs, voire des meubles. Et d’autres perspectives encore inimaginables aujourd’hui qui laissent augurer d’une véritable révolution dans la façon d’éclairer.

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