La technologie LED doit être appréhendée avec les principaux critères d’une lampe : flux et efficacité lumineuse, puissance, durée de vie, qualité de lumière, conditions d’alimentation et de fonctionnement optique, électrique, thermique et mécanique, intégration dans les luminaires, coûts économiques.
Les LED présentent d’incontestables atouts : faible consommation, forte luminosité, effi-cience énergétique et durée de vie élevées, miniaturisation, possibilités de réaliser des cou-leurs saturées et de l’éclairage dynamique, faible poids, résistance aux vibrations, alimenta-tion en très basse tension.
Utilisées en éclairage professionnel pour le balisage, la signalisation, et l’éclairage de valori-sation, les LED ont acquis le statut de source de lumière à part entière. Nous présentons ci-après les limites actuelles de leurs utilisations et une évaluation de leurs perspectives d’évolution.

Comment les diodes électroluminescentes vont-elles se développer dans l’habitat ?

Les LED commencent à envahir notre quotidien : beaucoup utilisées comme produits gad-gets à faire de « la lumière colorée » (jouets, objets publicitaires, porte-clés, stylos, guirlan-des lumineuses, etc.), elles se font maintenant utilitaires : alimentées par une pile bouton, elles deviennent sources mobiles d’éclairage pouvant prétendre à remplacer les lampes baladeuses et autres liseuses en toute sécurité (en effet, elles sont alimentées en très basse tension !), équipées de systèmes optiques performants, elles constituent des lampes torches et viendront bientôt concurrencer les lampes fluorescentes de l’éclairage du plan de travail de la cuisine et les lampes halogènes de la salle de bains. Le flux lumineux émis par les LED blanches de forte puissance à haute luminosité est en-core peu élevé (de l’ordre de 100 lumens pour une température de couleur chaude) ; il cor-respond à celui d’une lampe à incandescence de 15 W. Les lampes réflectorisées (ou LED traversantes) contenant un amas de diodes de faible intensité sont réservées à des effets décoratifs et ne constituent pas une source d’éclairage à part entière (flux lumineux insuffi-sant et faible efficacité lumineuse, température de couleur non définie et médiocre rendu des couleurs). Mais les progrès accomplis par les LED en terme d’efficacité lumineuse sont considérables (plus de 100 lm.W-1 en laboratoire pour certaines d’entre elles). Toutefois, l’efficacité lumi-neuse globale de la LED « blanc chaud », avec son alimentation électronique, est inférieure à 40 lm.W-1 ; elle ne peut donc pas encore prétendre rivaliser avec celle des lampes fluo-compactes domestiques (60 lm.W-1). De ce fait, il faudra attendre quelques années de développements techniques et industriels sur les solutions à LED (composants, alimentation et luminaire) pour que l’éclairage électro-nique soit compétitif sur le plan économique et environnemental.

 

Quelles sont les précautions à prendre pour garantir des conditions de fonctionne-ment satisfaisantes sur les diodes électroluminescentes ?

Compte tenu de leurs caractéristiques électriques particulières, la mise en régime des LED est instantanée. Le maintien des performances dans le temps dépend fortement des tempé-ratures de fonctionnement (une élévation de 10°C de la température de la diode réduit de moitié sa durée de vie). On considère généralement que la durée de vie économique repré-sente le temps au bout duquel une certaine part du flux initial est restituée    (jusqu’à 50 000 heures, pour certaines d’entre elles, soit 12 à 15 ans de fonctionnement). Mais le fonctionnement des LED dans le temps dépend du système d’éclairage (alimenta-tion électrique et température dans le luminaire), des conditions environnementales et de la maintenance du système. Si les LED ont une puissance faible (20 W pour les puissances les plus élevées) et ne rayonnent quasiment pas de chaleur, la température atteinte sur les quelques millimètres carré de leur support est très élevée ! Ainsi, dans la conception d’un système d’éclairage à LED les critères thermiques sont cruciaux : une température exces-sive réduit la quantité de lumière émise, modifie la longueur d’onde dominante, affecte la durée de vie de la puce.

Quelles aptitudes les LED présentent-elles pour restituer les couleurs ?

Nous sommes tous sensibles à une lumière de qualité, tant en terme d’ambiance que de rendu des couleurs de notre environnement. Dans l’habitat, le niveau de luminosité requiert une ambiance lumineuse de teinte chaude et un bon rendu des couleurs de notre espace de vie. Bon nombre de « diodes blanches » ont une température de couleur perçue comme donnant une ambiance froide aux intérieurs et une apparence colorée médiocre. L’assemblage des trois composantes colorimétriques RVB (Rouge – Vert – Bleu) qui donne une lumière blanche n’est pas suffisant pour bien discriminer les couleurs et assurer le ni-veau de qualité atteint par le spectre continu des couleurs restitué par les lampes classi-ques. Pour améliorer la qualité des diodes blanches, les chercheurs travaillent à des as-semblages de diodes de couleurs et de diodes blanches (diodes émettant dans le bleu re-couvertes de poudres fluorescentes jaune). Les organismes de normalisation (CEI - Commission Electrotechnique Internationale, CIE – Commission Internationale de l’Eclairage) travaillent d’arrache pied pour que les LED soient en conformité avec les critères de sécurité, de qualité et de performances qu’attendent les clients. Une mise en garde est à faire sur les pâles copies de la lampe à incandescence constituées d’assemblage de diodes de qualité médiocre, empilées dans une ampoule ; ce ne sont pas des sources d’éclairage général, elles peuvent abuser les consommateurs non avertis et retarder le développement des produits de qualité.

Quels sont les produits d’éclairage qui utilisent les LED ?

Dans l’habitat, l’application des LED à l’éclairage est encore limitée, mais les sources à LED rivaliseront dans les prochaines années en qualité et en efficacité énergétique avec les lam-pes du marché actuel. Les gammes de luminaires professionnels à LED sont en plein développement : la miniatu-risation des diodes, le design optique et l’amélioration des structures émissives des puces électroniques ont permis de réaliser des projecteurs de hautes performances photométri-ques et des systèmes d’éclairage apportant de nouvelles perspectives à l’éclairage relati-vement aux solutions conventionnelles. De nouveaux produits vont naître de l’intégration des systèmes à LED ; ils existent maintenant sous la forme d’assemblage de diodes de puissance, de modules ou de sous-ensembles à LED adaptables dans de nombreux lumi-naires décoratifs, architecturaux, et bientôt fonctionnels.

Quels sont les enjeux et les pistes de progrès pour les LED ?

L’aptitude à répondre aux nouveaux enjeux environnementaux sera un des facteurs de dé-veloppement des diodes électroluminescentes, pour autant que les chercheurs et l’industrie de l’électronique trouvent les solutions pour augmenter l’efficacité énergétique et la qualité de la lumière émise. Mais il reste beaucoup de chemin à faire pour que les LED occupent une place dominante sur le marché. Dans l’habitat, l’alimentation par convertisseur électronique constituera un frein au développement des LED. On peut mesurer les avancées technologiques extraordinaires effectuées par les laboratoi-res de recherche et l’industrie de l’électronique. En moins de quinze ans, la petite puce de couleur, devenue blanche, commence à prendre une place significative en éclairage profes-sionnel. L’AFE ne peut qu’inciter l’ensemble de la communauté de l’éclairage à se projeter dans cette nouvelle ère de la lumière électronique de qualité comme facteur de progrès au service des bonnes pratiques de l’éclairage !