• Vive les LED

      Avantages et inconvénients des lampes LED pour l'éclairage domestique

     07 octobre 2014 ; révision : 08 octobre 2014, 14 h 09

    lampes LEDDR

       Alors que les lampes fluo-compactes ont remplacé en seulement quelques années les lampes à incandescence, les lampes à LED commencent à se démocratiser sur le marché de l'éclairage domestique. Un nouveau rapport de l'ADEME fait le point sur les atouts et inconvénients de cette technologie qui devrait s'imposer dans nos foyers dans moins de 5 ans.

    Selon un rapport de l'ADEME, l'éclairage représente actuellement 12% des consommations électriques d'un logement (hors chauffage et eau chaude).
    Energivores et peu efficaces, les lampes à incandescence ont été, depuis 2009, progressivement retirées du marché français pour être finalement interdites en septembre 2012 par l'Union Européenne. Elles ont été principalement remplacées par les lampes fluo-compactes (ou lampes basse consommation) qui ont été propulsées sur le marché grâce à une communication massive, la quasi absence de technologies concurrentes et des atouts significatifs : elles durent 8 à 10 fois plus longtemps et consomment 4 à 5 fois moins d'énergie pour un éclairage équivalent.

    Résultat : en quelques années seulement, les lampes fluo-compactes se sont imposées dans une majorité de foyers et de locaux professionnels. Et pourtant, elles ne sont pas exemptes de critiques et de défauts :

    • certaines lampes ont une durée de vie limitée qui ne correspond pas aux annonces ;
    • certaines lampes ont une durée d'allumage importante qui peut dépasser la minute ;
    • elles émettent un rayonnement ultraviolet (UV) qui peut être préjudiciable pour certaines populations sensibles ;
    • elles contiennent toutes du mercure, un métal dangereux qui doit être correctement recyclé.

    Présentées comme durables, les lampes basse consommation ne sont en réalité qu'un palliatif temporaire avant la démocratisation de lampes bien plus performantes et écologiques : les lampes à LED qui ont fait leur apparition dans les rayons des commerçants.

    Les lampes à LED : définition

    Une diode électroluminescente (LED) est un composant électronique permettant la transformation de l'électricité en lumière. Ses principales applications, par ordre d'importance de marché, sont l'électronique mobile, les écrans, le secteur de l'automobile, l'éclairage et la signalisation.

    Pour l'éclairage, on utilise des lampes constituées de plusieurs LED de forte puissance accolées, puisqu'à l'unité leur flux lumineux (mesuré en lumen ou lm) est encore trop faible.

    Il existe également des modules LED, qui sont des assemblages d'une ou plusieurs LED montées sur une carte de circuit imprimé, avec ou sans dispositifs de commande de la lumière. Les modules LED nécessitent généralement des luminaires spécifiques, mais certains peuvent aussi être mis en œuvre dans des luminaires existants. Comme les lampes LED, ils sont remplaçables.

    Ce n'est qu'en 2000 que les LED de forte puissance et les LED blanches[2] sont apparues, grâce à d'importants efforts de R&D, avec l'ambition de concurrencer les technologies existantes pour l'éclairage des particuliers, sur les lieux de travail ou en éclairage extérieur.

    Les avantages des lampes à LED

    Une durée de vie inégalée

    La durée de vie des lampes à LED est largement supérieure à celle des autres technologies : jusqu'à 100 000 heures (en laboratoire), 40 000 h sur le marché (soit plusieurs dizaines d'années d'utilisation) contre 1 000 h pour les lampes à incandescence, 2 000 h pour les lampes halogènes et 10 000 h pour les lampes fluocompactes. Ainsi, l'achat et le remplacement d'une lampe LED sont moins fréquents, ce qui améliore la rentabilité de l'investissement.

    Bonne efficacité énergétique avec un important potentiel de progression

    Si une LED isolée affiche un très bon rendement énergétique (environ 150 lm/W et jusqu'à 220 lm/W pour les plus performantes), une lampe à LED offre un rendement compris entre 40 et 80 lumens par watt. Cette baisse de rendement est notamment liée à la chaleur produite par les diodes accolées dans la lampe.
    Ainsi, les lampes à LED actuellement mises sur le marché ont généralement une efficacité énergétique nettement supérieure aux lampes classiques : 70 lumen/W pour les fluocompactes et seulement 16 lumen/W pour les lampes à incandescence.

    Heureusement, la majorité des lampes destinées à l'éclairage domestique offre aujourd'hui une qualité d'éclairage satisfaisante : une lampe à LED de plus de 800 lumens (équivalent à une lampe à incandescence de 60 W) consomme entre 9 et 12 watts seulement.
    De plus, les évolutions technologiques devraient permettre d'améliorer l'efficacité des lampes LED pour le grand public en la portant autour de 100 lm/W. Les LED « super lumineuses » peuvent déjà, en laboratoire, atteindre une efficacité énergétique allant jusqu'à 300 lm/W ! Ce qui signifie qu'à terme nous pourrons disposer de lampes qui consomment moins de 4 watts et qui éclairent comme une lampe à incandescence de 75 watts.

    Un éclairage maximal instantané

    Les ampoules LED atteignent un niveau maximal de luminosité dès l'allumage. En effet, les sources à LED admettent des cycles d'allumage et d'extinction fréquents. Elles émettent instantanément le flux lumineux désiré, sans montée en régime, ce qui peut s'avérer avantageux pour des applications spécifiques telles que les lieux de passage.

    Des lampes compactes

    La compacité des LED les rend très intéressantes pour le remplacement des sources encastrées dans les faux plafonds telles que les spots halogènes ou les downlight[3].
    Les modules LED, directement mis en place dans un luminaire et qui peuvent intégrer une électronique de commande, facilitent la mise en œuvre de solutions de gestion de l'éclairage telles que la détection de présence ou la variation en fonction de la lumière du jour.

    Autres avantages

    Les LED fonctionnent en très basse tension et même sous de basses températures, ce qui peut être un avantage pour la sécurité électrique dans le bâtiment.

    Avec un échauffement de seulement 32°C, les LED ne chauffent pas autant que les lampes à incandescence (150°C) et les lampes fluocompactes (70°C) .

    Elles sont insensibles aux chocs, ce qui les rend plus robustes que les autres sources d'éclairage. Les LED de couleur peuvent être employées pour des jeux de lumière sans utilisation de filtre.

    Enfin, les LED ne contiennent pas de mercure et sont en grande partie recyclables en tant que déchet non dangereux (contrairement aux lampes fluocompactes).

    Les inconvénients et pistes d'amélioration des LED

    Le processus de fabrication des LED est relativement énergivore. Toutefois le bilan énergétique global (comprenant l'étape de fabrication et d'utilisation) des deux technologies (LED et fluocompactes) reste comparable.

    Les LED sont encore un peu chères : il faut compter entre 10 et 15 euros, en 2014 pour une lampe qui éclaire autant qu'une lampe à incandescence de 60 W et plus de 15 euros pour l'équivalent à 75 W. Bien sûr, avec leur déploiement massif sur le marché, les prix vont rapidement chuter.

    Les lampes LED sont encore mal adaptées à l'éclairage de forte puissance, notamment au marché de l'éclairage public en raison de la surchauffe que peut entraîner l'utilisation de nombreuses LED accolées. Et ce même si, individuellement, une lampe LED chauffe peu.

    Un bilan environnemental à améliorer

    Au-delà de la consommation d'énergie en fonctionnement, la lampe à LED génère, lors de sa fabrication et en fin de vie, des impacts environnementaux. L'Agence internationale de l'énergie a ainsi compilé plusieurs analyses de cycle de vie des solutions d'éclairage permettant de comparer les performances environnementales des lampes incandescentes, des LFC et des LED.
    L'impact environnemental d'une source lumineuse est principalement déterminé par son efficacité à produire la lumière et sa durée de vie. Ainsi, l'impact environnemental des LFC et des LED est tout de même bien inférieur à celui des lampes à incandescence (jusqu'à 75% moindre).

    Les progrès à venir sur l'efficacité lumineuse et la durée de vie des LED devraient leur permettre, à terme, d'afficher le meilleur bilan environnemental de toutes les lampes, avec une réduction des impacts environnementaux de 85% par rapport aux lampes à incandescence. Ce bilan peut également être amélioré par des progrès sur la fabrication et le recyclage.

    Aujourd'hui, certains matériaux utilisés pour la fabrication des LED, en particulier l'indium et le galium, sont considérés comme critiques car les ressources s'épuisent. Par ailleurs, ces matériaux ne se recyclent pas. L'enjeu est donc de réduire la quantité de ces matériaux dans la LED et de réussir à les recycler. Les fabricants de LED peuvent agir en prévoyant dès la conception, le démontage et le recyclage de la lampe.

    Précautions sanitaires sur certains types de LED

    L'Anses met en garde les consommateurs sur les risques sanitaires liés à la forte proportion de lumière bleue émise par les éclairages à LED de couleur blanc froid et bleu. Des populations plus particulièrement sensibles au risque ou particulièrement exposées à la lumière bleue ont été identifiées, comme les enfants, les personnes atteintes de certaines maladies oculaires ou encore certaines populations de professionnels soumis à des éclairages de forte intensité.

    En outre, il existe un risque d'éblouissement. Par conséquent, l'Anses recommande de diminuer les luminances des LED, notamment par des dispositifs optiques ou des luminaires adaptés.

    Enfin, il est recommandé de se tenir à plus de 20 cm d'une source lumineuse LED. En effet, selon une étude de l'Université de Madrid, les lampes à LED de couleur bleue endommageraient de manière irréversible les cellules de l'œil. Toutefois, les conditions qui ont mené à ces résultats ont peu de risques d'être réunies : être exposé à des lampes LED bleues d'une luminosité équivalente à une lampe à incandescence de 100 W, à 20 cm de distance et ce pendant 12 heures.

    Les LED devraient supplanter les lampes fluo-compactes d'ici quelques années

    Si elles sont encore assez peu répandues sur le marché de l'éclairage, les lampes à LED sont de plus en plus performantes et pourraient représenter une grande partie de l'éclairage en 2020. A l'horizon 2016, l'éclairage domestique devrait constituer le plus gros segment de marché des LED : avec une part pour l'éclairage qui pourrait atteindre 45 % en 2016 et 70 % en 2020, selon une étude de McKinsey.

    Les principaux fabricants de LED pour l'éclairage proviennent de l'industrie du semi-conducteur et sont concentrés au Japon, aux U.S.A. et en Corée.

    L'avis de l'ADEME sur les LED

    « Compte tenu de leur durée de vie très longue et de leur consommation électrique faible, les LED constituent une technologie prometteuse en matière d'éclairage économe et sont d'ores et déjà à privilégier pour certaines applications, notamment en remplacement des spots halogènes encastrés au plafond.
    Les performances environnementales des lampes utilisant des LED peuvent toutefois encore progresser, en particulier sur leur fabrication et leur recyclage. Par ailleurs, leur prix reste élevé.
    En outre, l'ANSES a mis en garde contre certains risques sanitaires liés aux LED blanches et recommande certaines précautions d'usage. » indique le rapport de l'ADEME.

    Des lampes efficaces pour que tout le monde puisse s'éclairer

    Acheter une LED pour tester, c'est l'adopter : le bénéfice pour la qualité de l'éclairage est évident avec un réel gain en efficacité énergétique. Hormis quelques précautions d'usage, les LED signent sans aucun doute la fin de vie des lampes fluo-compactes qui viennent pourtant à peine d'arriver dans les foyers.

    D'ailleurs, la popularité et l'efficacité des lampes à LED ont été récompensées par la remise du prix Nobel de physique 2014 aux inventeurs japonais et américains des LED bleues puis blanches, à savoir : Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura. Leurs travaux ont permis à ces diodes d'être utilisées massivement dans l'industrie.

    L'organisation des Nobel conclut que leur découverte a permis : « d'augmenter la qualité de vie de plus de 1,5 milliard de personnes dans le monde qui n'ont pas accès aux réseaux d'électricité : grâce à sa faible consommation électrique, les LED peuvent être alimentées par de l'énergie solaire locale et peu coûteuse ».

    Notes

    1. LED est le sigle anglais pour Light Emitting Diode, traduit en français par le sigle DEL pour Diode Electroluminescente (mais peu utilisé).
    2. La technologie la plus utilisée actuellement pour produire de la lumière blanche avec des LED consiste à ajouter une fine couche de phosphore jaune dans une LED bleue.
    3. Lampe encastrée dans le plafond dont le faisceau est dirigé vers le bas.

    Source

    L'éclairage à diodes électroluminescentes (LED) - ADEME

    Auteur

     Christophe Magdelaine / notre-planete.info - Tous droits réservés


    Tags Tags : , , , ,
  • Commentaires

    Aucun commentaire pour le moment

    Suivre le flux RSS des commentaires


    Ajouter un commentaire

    Nom / Pseudo :

    E-mail (facultatif) :

    Site Web (facultatif) :

    Commentaire :