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 Dossier - Novembre-Décembre 2011

Connectique en courants forts


frederic guiraud edito Edito

"Cessons de comparer  des choux  et des carottes"

Le mot « LED » (Light Emitting Diode) apparaît dans le Petit Larousse en 2000 et dans le Petit Robert (LED ou led) en 2010 ! En 10 ans, la diode avait pris sa place en balisage tout d’abord, puis en éclairage dynamique pour les illuminations, et enfin dans le tertiaire où, après avoir fait son apparition dans les commerces en accentuation, elle se déploie aujourd’hui dans toutes les applications d’éclairage général.
Cet écart de 10 ans entre les deux acceptions traduit bien les difficultés, non seulement de vocabulaire, mais aussi de spécifications, quand il s’agit de leds. De quoi parle-t-on ? Pendant la première partie de cette décennie, les indications données par les fabricants portent essentiellement sur la durée de vie de la LED, avec des valeurs aussi attrayantes que difficiles à prouver. Et quid de l’efficacité lumineuse, de la température de couleur, de l’indice de rendu des couleurs ? Les utilisateurs/prescripteurs ne disposent pas d’éléments de comparaison et optent bien souvent pour le moins cher. Faute de référentiel, cette « révolution technologique » laisse place à la mise sur le marché d’un grand nombre de leds de qualités différentes, ne permettant pas réellement de choisir à partir de critères objectifs de performances. Or, il y a LED et LED…
Conscients que l’on est en train de comparer ce qui n’est pas comparable, les experts de la Commission électrotechnique internationale (CEI) ont mis en place un comité de travail afin de définir, au sein d’une norme, les méthodes qui permettent de vérifier la conformité des caractéristiques des LEDs à l’information donnée par les fabricants. Notamment en ce qui concerne la fiabilité des performances dans le temps, le nombre d’allumages et extensions, la puissance, le flux lumineux, l’efficacité lumineuse, les courbes photométriques, l’indice de rendu des couleurs.
La normalisation est donc en cours, mais d’ores et déjà le CELMA(1) a publié sur son site (www.celma.org) un guide en anglais Apples & Pears a CELMA guiding paper: Why standardisation of performance criteria for LED luminaires is important, (On ne compare pas des choux des carottes, un guide du CELMA : ou Pourquoi la normalisation des critères de performance des luminaires à leds est importante.). En attendant la traduction en français de ce guide, qui sera disponible dès le mois de décembre 2011 sur le site du Syndicat de l’éclairage, les professionnels peuvent y consulter la « Grille de maturité des leds » : www.syndicat-eclairage.com.
La norme permettra, à partir de caractéristiques bien définies sur la base d’un langage commun, de choisir des systèmes d’éclairage à LEDs (lampes, modules et luminaires) en se posant les bonnes questions pour des installations d’éclairage de qualité.

Frédéric Guiraud
Animateur du comité LEDs du Syndicat de l’éclairage

(1) Fédération des associations nationales de fabricants de luminaires et de composants électrotechniques pour luminaires de l’Union Européenne

 


LED : des performances à replacer dans un contexte global


Une lumière pour animer, dynamiser, économiser, colorer… et quid d’éclairer ? Après avoir usé – et abusé – de la diode électroluminescente, les professionnels tentent de poser le cadre : par une normalisation (en cours) mais aussi par un langage commun, celui des performances. Car il y a LED et LED…

Osram © Xavier BoymondLes LEDs présentent d’incontestables atouts : faible consommation, forte luminosité, efficience énergétique et durée de vie élevées, miniaturisation, possibilités de réaliser des couleurs saturées et de l’éclairage dynamique, faible poids, résistance aux vibrations, alimentation en très basse tension… Après les premières années d’engouement, parfois démesuré, on revient à des valeurs sures d’éclairagisme en matière de LED et l’on parle à nouveau de performances. Mais attention, celles-ci sont interdépendantes, par exemple, la durée de vie diminue lorsque la température de jonction est élevée, le flux lumineux décroît lorsque la température ambiante augmente. Les durées de vie vertigineuses encore annoncées il y a 3 ans ont été revues à la baisse avec des valeurs plus réalistes (50 000 heures en moyenne), tandis que le flux lumineux, associé à la température de couleur, est aujourd’hui généralement mentionné avec la puissance.

 

L'ÉbenoïdPILMegamanTriluxOsram


Franck Pochard, directeur marketing et ventes, Megaman, remarque notamment « Les dernières évolutions de nos lampes LED PRO se caractérisent par une augmentation du nombre de lumens émis par watt consommé, optimisant ainsi leur efficacité lumineuse pour obtenir des LED “très” éclairantes. Toute la gamme est déclinée en plusieurs angles, culots et températures de couleur (2 400 K, 2 800 K et 4 000 K). »

 

Température de couleur :  des améliorations notables
La température de couleur s’exprime en kelvin (K) et caractérise la répartition énergétique du rayonnement au sein des différentes longueurs d’onde constituant le spectre d’émission de la source lumineuse. En dessous de 5 500 K, la lumière devient de plus en plus orangée (type lampe incandescente classique) et est perçue comme chaude, au-dessus de 5 500 K, la lumière devient de plus en plus bleuâtre, et paraît froide.
Les leds sont de plus en plus utilisées en éclairage général, or, ce dernier, contrairement à l’éclairage dynamique qui utilise la polychromie des leds et leur capacité de variation, requiert une lumière blanche. Se pose alors le manque d’homogénéité au sein d’un même lot et les industriels s’emploient aujourd’hui à « trier » (binning) les leds afin de fournir une lumière blanche uniforme.


Il existe, pour ce faire, deux techniques : la première consiste à mélanger les trois couleurs fondamentales issues de trois diodes, rouge, verte et bleue, pour restituer une répartition spectrale de la lumière ; la seconde convertit en lumière blanche la radiation bleue émise par une diode avec des phosphores.
Chez Osram, on trouve l’explication suivante : « En règle générale, il y a dans les applications LED plus de points lumineux visibles côte à côte que, par exemple, dans les applications de tubes fluorescents. La sensibilité en matière d’homogénéité est encore plus grande et les différences entre les LED sont plus visibles. Les modules “tri fin“ fournissent maintenant une homogénéité selon les normes de qualité des tubes fluorescents grâce à un tri des couleurs et des blancs sous forme de groupes de tri ; et seules des LED appartenant au même groupe de tri sont utilisées sur un même module. »

 

L’indice de rendu des couleurs :  science ou ressenti ?
L’IRC des LEDs ne correspond pas à l’effet ressenti par les personnes éclairées par des diodes blanches ; du coup, sa définition actuelle n’est pas vraiment explicite pour ces dernières. Il est donc nécessaire de la revoir et plusieurs méthodes sont en cours d’étude, notamment à la CIE.
Pour l’heure, les diodes électroluminescentes affichent un IRC de 85 en moyenne. Pour Franck Pochard, Megaman, « c’est la garantie pour les professionnels de bénéficier d’une perception réelle des couleurs des objets et lieux éclairés, notamment pour les boutiques, musées et galeries qui ne peuvent se permettre de modifier le rendu des couleurs d’une œuvre ou même d’un vêtement. »
De plus en plus en plus de fabricants, comme Erco, préfèrent associer l’IRC à la température de couleur, par exemple, 77 en blanc froid (5 500 K) et 82 en blanc chaud (3 200 K).

 


Une normalisation en cours

SG LightingLe marché de l’éclairage fourmille de produits LED, certains peu fiables, avec des allégations de performances douteuses et sans références techniques sur lesquelles s’appuyer. Les projeteurs et prescripteurs ont besoin de savoir, par exemple, combien de lumière sort vraiment du luminaire, et pendant combien d’années un luminaire LED conservera un pourcentage significatif de son flux lumineux initial.
Le CELMA, syndicat des syndicats européens de l’éclairage, offre un guide(1) destiné à aider et à clarifier les choses.
Pour permettre d’évaluer la qualité réelle des produits, le fabricant doit renseigner certains critères, par exemple :
• puissance d’entrée nominale
• flux lumineux nominal
• efficacité des luminaires LED
• distribution de l’intensité lumineuse
• température de couleur
• indice de rendu des couleurs (IRC)
• durée de vie (en h) du module LED et le maintien du flux lumineux nominale associée (Lx)
• température ambiante (tq) de fonctionnement du luminaire
(1) Guide disponible sur www.celma.org


 

Une lumière à la carte  dans les commerces et l’hôtellerie
Ainsi, le développement de la LED va de pair avec l’évolution de ses performances et les nouvelles gammes fleurissent pour des applications intérieures où elles permettent de réduire les coûts de consommation ou de maintenance. Philippe Dehais directeur commercial et marketing, Performance In Lighting France, en témoigne « nous ne cessons d’améliorer l’efficacité de nos downlights à LED en particulier en ce qui concerne les systèmes de refroidissement et les drivers, sans oublier les matériaux mis en œuvre et le design. »
C’est encore dans les musées, à l’instar du Louvre dont la Pyramide est en train de revêtir ses habits de Led créés par Toshiba, dans les commerces ou l’hôtellerie, que la diode brille le plus.
Philips Lighting vient notamment de lancer la MASTER LEDbulb Designer qui associe une lumière chaude, avec des caches MASTER LEDlamp. Ces derniers peuvent être sélectionnés et installés individuellement par l’utilisateur de sorte à s’intégrer parfaitement dans le décor au départ, mais aussi à mesure que celui-ci change au cours de la vie de la lampe.
Destinés aux hôtels, salles de réunions, usines, écoles, hôpitaux, les panneaux LED de L’Ebénoïd procurent une lumière intense, homogène pour un éclairage instantané. Grâce à un encadrement en alliage haute résistance et une source LED d’une durée de vie de 50 000 heures, ils garantissent des économies d’énergie et de maintenance.

 

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GE Lighting

 

 

Une nette progression vers l’éclairage général
Encore prudents il y a 3 ans (voir Electromagazine N°24, dossier LED), les fabricants n’hésitent plus aujourd’hui à développer des luminaires pour l’éclairage général dans le tertiaire. Lionel Witkowski, directeur général Trilux France admet que « les LEDs représentent 2 % du marché fonctionnel en éclairage intérieur, si elles restent encore derrière les tubes fluorescents en termes d’efficacité lumineuse, leurs performances ne cessent de s’améliorer ». Le fabricant allemand s’est à son tour lancé dans le développement de luminaires électroluminescents avec entre autres les encastrés et les plafonniers Belviso, qui affichent une efficacité lumineuse de plus de 80 lm/W.


GE Lighting, connu en France jusque là pour ses lampes, surprend, quant à lui, avec la commercialisation dans l’Hexagone, de luminaires à LED, notamment Lumination qui se décline en encastré et suspension qui, « grâce à l’utilisation d’un logiciel et de techniques spécifiques à GE, permet de personnaliser la diffusion lumineuse afin de diriger l’éclairage efficacement sur toute une surface ou seulement vers des points précis », explique Sophie Breton, directeur général France.


Avec sa marque Spittler, PIL propose des lampadaires sur pied à LED pour l’éclairage des bureaux, « La série SL740 est une gamme qui a déjà fait ses preuves en fluorescence, précise Emmanuel Junger, responsable technique PIL, en version LED, elle répond aux exigences de la norme EN 12464-1, avec un UGR faible ; de plus, le luminaire est doté d’un système de détection de présence et de lumière du jour qui permet de maintenir un niveau d’éclairement constant, quelles que soient les fluctuations météorologiques ».
De son côté, SG Lighting a pris le parti de décliner ses spots LED pour l’intérieur et l’extérieur, « l’exploitant peut ainsi bénéficier à la fois d’une homogénéité de lumière et d’une harmonie de design », commente Rémy Leblanc, directeur France.

 

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Éclairage urbain : une petite diode  pour de grandes économies
Chez Thorn, Emmanuel Larat, spécialiste solutions LED, constate : « les produits à LED sont en général plus chers que les luminaires conventionnels, pour les rendre plus attractifs, il faut les rendre plus intelligents ». Ainsi, le fabricant a développé un brevet (EQFLUX) qui permet de faire varier la photométrie en fonction d’événements extérieurs comme le mouvement ou le changement météo. Par exemple, le flux lumineux reste à 20 % et remonte à l’approche d’une voiture ou lorsque le ciel est assombri par les nuages. Le module sera intégré dans les appareils Dyana, Oxane, Styled, Clan notamment.


Avec Livorno, Hess (commercialisé par Thorn en France) souligne son exigence en matière de conception d’éclairage urbain. Le boîtier du luminaire extra-plat en aluminium et verre évoque un élégant design flat-screen. Le designer Sven von Boetticher a donné une architecture adéquate à la technologie LED du futur tout en respectant les formes classiques de l’éclairage urbain. La partie supérieure du boîtier en fonte d’aluminium fait office de corps de refroidissement et permet d’exploiter au mieux la puissance et la durée de vie des LEDs, sensibles à la chaleur.


Comme pour l’intérieur, GE Lighting présente des luminaires à LED, dont Area Lighter destiné à l’éclairage des espaces de parking, zones piétonnes et offre une faible consommation conjuguée à une durée de vie de 50 000 heures, réduisant significativement les coûts de maintenance
Notons, qu’en matière d’éclairage extérieur, l’ADEME soutient, sous certaines conditions, des opérations permettant un retour d’expérience pour l’application de la technologie LED dans les politiques locales d’économies d’énergie.

Isabelle Arnaud

 

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