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Avantages et inconvénients des lampes LED pour l'éclairage domestique

Publié par David Jarry - Webmaster sur 6 Janvier 2015, 20:57pm

Catégories : #Sciences

Avantages et inconvénients des lampes LED pour l'éclairage domestique

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

La technologie LED ne cesse de progresser : les performances des LED doublent tous les 2 ans et les prix diminuent de 20 % chaque année (en.lighten initiative, 11/2014)

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, une LED de 400 lumens consomme environ 6 watts.
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 7 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. Début 2015, on pouvait déjà trouver des LED E27 de 400 lumens à moins de 3 euro !

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 et économes pour que tout le monde puisse s'éclairer

Le forum "Global Efficient Lighting" qui s'est tenu à Beijing (Chine) les 10 et 11 novembre 2014 a déclaré que si toutes les sources de lumière passaient à la technologie LED, la consommation électrique dans le monde pour l'éclairage diminuerait de moitié, alors qu'en l'absence d'objectifs ambitieux, d'ici à 2030 la consommation électrique pour produire de la lumière devrait augmenter d'un tiers !

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

Commenter cet article

Laura 16/06/2015 10:23

Merci pour cet article ! J'utilise l'éclairage LED dans ma maison et je dois dire que je suis plutôt satisfaite du LED en lui-même qui consomme peu d'énergie par rapport à mon ancien éclairage !

mbo 08/01/2015 10:08

Vous bossez pour l'industrie de la LED visiblement.
Car si la LED en elle-même est plutôt fiable et dure longtemps, l'électronique qui se trouve dans le culot ne l'est pas elle, et j'ai déjà eu plusieurs pannes, au bout de même pas 2 ans !
Et pardonnez-moi, mais le recyclage des LED n'est absolument pas fait. Il faudrait effectivement que des filières se mettent en place et que les fabricants améliorent la possibilité de recycler. Bref rien ne sera fonctionnel avant 10 à 20 ans au rythme actuel !
Enfin, certes ça va réduire la consommation mondiale d'électricité LIEE A L'ECLAIRAGE, SEULEMENT ! Ce qui ne fait qu'un faible pourcentage de la consommation mondiale d'électricité mondiale au final.
Et je suis content de vous voir parler des risques pour les yeux, mais que font nos politiques qui ont autorisé les éclairages LED de forte puissance sur les voitures ? Source d'éblouissement, elles n'aident pas la sécurité routière.
Et 12h d'éclairage LED par jour n'est pas impossible à atteindre, même à 20 cm (lampe de bureau), donc ça serait bien que vous revoyez votre paragraphe car le risque est réel et tout à fait atteignable.
Donc merci d'être plus objectif dans votre article.

Cassie 07/01/2015 10:16

Dans mon appart je ne suis jamais passée par l'étape fluocompacte car hypersensible a la vibrance de cette lumière, je ne supporte pas le scintillement des fluorescents
Donc quand les LED sont devenues plus performante, et c'est le cas depuis quelques temps, on a tout changé au fur et à mesure que les lampes halogènes et à incandescence ont cramé et c'est génial comme lumière
Par contre je dois signaler un truc, pour ceux qui ont comme moi des halogènes encastrés avec transfos, si les transfos sont électroniques (petits en général et blanc pour se repérer) mettre juste une lampe led par transfo, ça ne marche pas du tout, la led scintille ou ne s'allume carrément pas.
C'est dû au transfo, il a besoin de plus de quelques watts pour fonctionner, donc il faut mettre plusieurs LED sur le même transfo (3 au moins sur un transfo de 50w) et ça marche très bien
Il y a aussi la solution de changer le système et de passer du 12Volt au 220 mais pour une même puissance de LED, la lumière est moins forte en 220, on a testé chez moi et ça se voit assez fort.
Par contre je n'ai toujours pas trouvé d'ampoule qui fonctionne bien dans les abats-jours, car les LED diffusent surtout la lumière vers le haut, et les abats-jours sont fait pour diffuser la lumière vers le bas, et du coup on perd beaucoup en luminosité, donc pour ça j'attends encore
Voilà pour ma petite expérience, si ça peut en aider d'autres

anckou 06/01/2015 23:42

ce que je trouve suspect c'est l'obligation de retrait des lampes a incandescence ,a part leur consomation elle ne representaient aucune dangerosité donc pourquoi ce retrait trés rapide surtout au profit de lampes présentant un danger,c'est du jamais vu c'est de la dictature pure et simple alors que cache ce mic mac avec les ampoules
pas ma faute a force de vous lire je me mefie de tout

Gabriel 06/01/2015 21:18

Commencez par perdre un peu d'argent en essayant plusieurs modèles. J'ai remplacé des spots de 50 watts par des spots leds de 3 watts. Bluffant.plus beaux, plus lumineux. Foncez tête baissée pour donner moins à edf. ...

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