LED - Hera

LED - L’éclairage efficace en énergie
de l‘avenir
®
Tout autour de la lumière.
La diode électroluminescente (LED - Light
Emitting Diode) est non seulement l‘une des
lampes les plus efficaces en énergie
disponible aujourd‘hui, elle permet
également d’ajouter une touche personnelle
à la conception de l‘éclairage.
La LED est un cristal de semi-conducteur qui
émet de la lumière visible une fois traversé
par un courant électrique. Un cristal
mesurant juste quelques millimètres est
placé sur un réflecteur qui conduit la
lumière avec une exactitude extrême. Le
réflecteur et le cristal sont fixés sur un
support comprenant les contacts électriques.
Le support avec le cristal et le réflecteur est
encapsulé de manière usuelle dans une
résine époxy.
La couleur de la lumière de la LED dépend
de la composition du cristal. Par exemple, la
lumière blanche est produite en convertissant la lumière d’une diode bleue avec une
couche fluorescente.
Types de LED
Le type T de LED est le modèle original. Puisque l‘enveloppe scellée
ne permet pas d‘absorber la chaleur, ce modèle n‘est pas approprié
pour les applications lumineuses de puissance élevée, mais
seulement en tant qu’indicateur de signalisation/d’état.
Avec le type SMD „surface mounted device“, le composant adhère
directement à la carte électronique. Ici les niveaux de puissance
peuvent être très différents. On peut associer un grand nombre de
LEDs de faible ppuissance unitaire, des résistances série sont alors
installées dans lle luminaire, les ensembles LED-résistance peuvent
ainsi être reliés en parallèle (comme pour les luminaires halogènes)
et connectés à ddes transformateurs LED à tension constante.
SMD et des LEDs individuelles de forte puissance (ici un
Avec le type SM
luminaire avec une efficacité énergétique de 50 lm/W
exemple de lum
développé en 2003), les luminaires doivent être reliés en série à des
transformateurs à courant constant (les positions de connecteur
inutilisées doivent être équipées de ponts de court-circuit).
Avec les nouvelles High Power LEDs de type SMD (ici l’exemple d’un
luminaire développé en 2008 avec une efficacité énergétique de
80-100lm/W) les luminaires doivent être également connectés en
série à des transformateurs LED à courant constant (les positions de
connecteur inutilisées doivent être équipées de ponts de courtconnecte
circuit).
c rcuit).
ci
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L’efficacité énergétique
L‘efficacité des LEDs est en constante
Comparaison des efficacités énergétiques
amélioration. Actuellement les meilleures
Power-LEDs ont une efficacité de 120 lm/W.
LED
Nous nous attendons à ce que le rendement
Lampe fluorescente T5
lumineux des LEDs blanches augmente bien
Lampe fluorescente T8
au-delà au cours des prochaines années, les
Lampe à économie d’énergie E27
rendant ainsi toujours plus attractives pour
Lampe à économie d’énergie E14
l‘éclairage général. La gamme des LED
Lampe halogène à basse tension
s‘étend des indicateurs de
Lampe halogène tension réseau
signalisation/d’état jusqu’aux nouvelles
Ampoule à incandescence
High Power LEDs.
Lumen/W
0
20
40
60
80
100
120
Vieillissement et durée de vie
L‘intensité lumineuse d‘une diode lumine-
tence est au repos, totalement éteinte, se
correctement l’échauffement du chip de la
scente diminue progressivement lorsqu’elle
régénère pendant la pause, prolongeant
LED, est décisif pour la durée de vie du
fonctionne dans des conditions constantes.
ainsi sa durée de service. Aujourd‘hui, la LED
luminaire. En d‘autres termes, la construc-
La durée de vie moyenne d’une LED est très
est déjà l‘une des sources lumineuses les
tion du luminaire, en particulier ses surfaces
longue. La fin de durée de vie d’une LED ne
plus rentables disponible, parce que
de refroidissement, jouent un rôle primordial
signifie pas que la LED est soudain
l‘entretien et le remplacement de lampe ne
et détermine l’espérance de vie de la LED.
défaillante, mais que sa luminosité diminue
sont pas nécessaires. La conception d’un
graduellement à 70% ou à 50% (selon le
luminaire et sa capacité, d’évacuer
fabricant) de sa valeur d’origine. La durée
de vie d’une LED se réduit fortement
lorsqu’elle est soumise à des courants ou
des températures élevés. Les LEDs
Durée de vie des différentes sources lumineuses
complètement défectueuses sont très rares .
Ceci se produit en règle générale en raison
de surcharge ou de raccordement incorrect.
Ampoule à incandescence E14 / E27
Halogène à bas voltage (no name)
Halogène à bas voltage (produit de marque)
T5 (Ø16mm) lampe fluorescente (6-13W)
Env. 1.000 h
500 - 2.000 h
2.000 - 4.000 h
Env. 7.000 h
Les LEDs employées seulement à des fins de
T2 (Ø 7mm) lampe fluorescente
signalisation, par exemple comme indicateur
T8 (Ø26mm) lampe fluorescente à alimentation conventionnelle
de veille de téléviseur, peuvent avoir une
Lampes économiques
durée de vie de plus de 100.000 heures (ce
T8 (Ø26mm) lampe fluorescente à alimentation électronique
Env. 20.000 h
qui correspond à 11 ½ années de lumière
T5 HO (Ø16mm) lampe fluorescente (24-80W)
Env. 24.000 h
ininterrompue). Une LED qui par intermit-
LED (selon le type de construction, de la commande, refroidissement…)
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Env. 8.000 h
Env. 13.000 h
4.000 - 19.000 h
10.000 - 100.000 h et plus
„
“
Plus l’environnement est froid,
plus la LED est efficace.
Températures
Au niveau du chip
La durée de vie de la LED est considérablement réduite lorsqu’elle est exposée à des
Températures au niveau du chip
courants ou des températures trop élevés au
ARF, EH24, Flex
ca. 80° C
niveau du chip. Sans refroidisseur la
Eye
ca. 70° C
température du chip augmenterait jusqu‘à
Stick/Twin-Stick
ca. 60° C
200º C et la LED ne fonctionnerait que
FlatLight
ca. 40° C
quelques minutes avant d’être détruite.
La LED ne dégage aucune chaleur dans son
faisceau lumineux, et est donc idéale pour
les objets ou articles sensibles à la chaleur,
tels que par ex. la nourriture.
Comparaison de température de la surface éclairée
Température de la surface éclairée en °C, au
centre en dessous de la source lumineuse
Dans le faisceau lumineux
300
275
250
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Distance à la surface éclairée en cm
ARF 20 W halogène
De l’environnement
Comparaison de l’intensité lumineuse par rapport à
la température ambiante
Contrairement à la lampe fluorescente,
120
l‘intensité lumineuse de la LED augmente
dite ambiante, est basse.
110
Intensité lumineuse relative en %
quand la température environnante, encore
LED ARF 3x1W
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
-20
0
20
40
60
80
Température ambiante en °C
LED
Lampe halogène
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Lampe fluorescente
Qu’est-ce que la lumière
Pour expliquer la plupart des phénomènes,
décrivent avant tout dans quel but elles sont
comme, par ex., la radio jusqu’aux rayons
la lumière peut être définie comme une
utilisées.
les plus riches en énergie, les rayons X et les
rayons gamma des noyaux atomiques. Le
onde électromagnétique. Notre perception
des couleurs et de la clarté se base sur les
La totalité de la plage de fréquence des
spectre de la lumière visible n’englobe
ondes électromagnétiques dont la fréquence
ondes électromagnétiques s’appelle le
qu‘une petite partie du spectre global. Il
se situe dans la zone visible. Les ondes
spectre électromagnétique et il s’étend
s’étend environ de 400 nm (violet) à 750
d‘autres fréquences n‘ont pas de couleur.
continuement des ondes les moins
nm (rouge).
Elles sont désignées par des mots qui
énergétiques, c’est-à-dire les plus longues
Spectre de la lumière visible pour l’homme
infrarouge
ultraviolet
400 nm
450 nm
Rayonnement
gamma
Terme familier
500 nm
550 nm
Rayonnement
ultraviolet
Rayons x
600 nm
Rayonnement
infrarouge
OUC
650 nm
700 nm
Fréquence
télévision
Ondes moyennes
Ondes courtes Ondes longues haute – moyenne - basse
Radio
1 nm
Longueur (m)
10-15
10-14
10-13
10-12
10-11
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
750 nm
1 mm
1 cm
10-3
10-2
Courants alternatifs
1m
10-1
100
1 km
101
102
103
104
105
Température de couleur / teinte de lumière
1000 K
2000 K
3000 K
4000 K
5000 K
6000 K
7000 K
8000 K
12000 K
La teinte de couleur est indiquée en Kelvin
Source lumineuse
Température de couleur
(K). Plus la valeur en Kelvin est faible, plus la
lumière est « chaude ». Du jaune au rouge
Bougie
1.500 K
en passant par l’orange. Plus la valeur Kelvin
Lampe à incandescence (40 W)
2.680 K
est haute, plus la lumière est « froide »
Lampe à incandescence (100 W)
2.800 K
(tend vers le bleu). La température de
Lampe halogène
3.000 K
couleur d’une source lumineuse est la
Tubes fluorescents (warm white)
3.000 K
température qu’un matériau, par exemple le
Tubes fluorescents (cool white)
4.000 K
filament d’une lampe ou la braise d’un feu
Lampe au xénon, arc électrique
4.500 - 5.000 K
de cheminée devrait avoir pour que sa
Soleil de midi
5.500 - 5.800 K
lumière donne la même impression de
Tubes fluorescents (lumière du jour)
5.600 - 7.000 K
couleur que la source lumineuse réelle.
Ciel couvert
6.500 - 7.500 K
1°C = 274 K
Ciel bleu
8.000 - 12.000 K
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2700°C = 2.973 K
Binnings ( anglais pour: classification):
différents tons de blanc de la LED
Les LEDs de forte puissance blanches sont
de classe (Bin). Plus les tolérances sont
sujettes à des tolérances de production en
étroites, plus la qualité du système se
raison de très petites fluctuations de
composant de plus d‘une LED est élevée.
paramètres. Pour assurer l‘uniformité, les
LED sont triées et classifiées selon leur
Pour l’instant, il n‘est pas encore possible de
couleur et leur niveau d’efficacité énergé-
fabriquer, à une température de couleur
tique. En conséquence, celles avec les
spécifique avec une tolérance étroite.
valeurs semblables sont regroupées par lot
Tableau normalisé des couleurs
Exemple: Binnings de LEDs blanches
0.9
0.41
520
0.39
530
0.8
540
510
CCT
Bin 3
0.37
0.7
0.35
0.31
580
Y0
c1
0.4
590
d1
b4
0.29
610
620
640
700
~780
c0
b 2 b1
a0
0.2
0.27
0.25
0.25
0.30
0.35
480
0.1
470
460
450 380
0
0
0.1
0.2
“
WA
YA
600
b3
a1
490
V
V0
W00
X
X0
0.5
0.3
0.33
570
500
V1
Planckkia
i n (BBL)
X1
CCT
Bin 5
560
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Température de couleur de différents luminaires LED
Produit
Type
Température de
couleur
ARF, EH 24, Eye, Flexleuchte, Point,
ON TOP, Futura Plus
warm white (ww)
3.050 - 3.200 K
3.200 - 3.450 K
cool white (cw)
4.750 - 5.000 K
warm white (ww)
3.100 - 3.500 K
5.000 - 5300 K
Stick, KB-12, Floor, EQ, ER, Q68,
R68, DK 3, Vario
3.250 - 3.600 K
cool white (cw)
5.150 - 5.650 K
5.200 - 5.650 K
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„
Un « Binning »
comprend des LEDs
avec des couleurs de
lumière très proches.
CCT
CCT
Bin 1
CCT
Bin 4
550
0.6
CCT
CCT
Bin 2
0.40
Distribution spectrale de la
lumière de différentes sources
lumineuses
Rendu des couleurs (Ra)
Le rendu des couleurs est un critère de
couleurs d’une source lumineuse sont
qualité important de la lumière.
exprimées par niveaux par « l’index général
Une source lumineuse dont la lumière
du rendu des couleurs » Ra qui sert
contient toutes les couleurs du spectre, par
d’échelle. Une source lumineuse avec Ra =
ex. la lumière du soleil, permet aux couleurs
100 montre toutes les couleurs de manière
des objets éclairés de sembler naturelles.
optimale. Plus la valeur Ra est faible, moins
Selon le lieu d’application et les tâches
la couleur est bien rendue.
Halogène, Ra 100
visuelles, la lumière artificielle doit garantir
la perception des couleurs la plus correcte
possible (comme avec la lumière naturelle).
Pour cela, les propriétés de rendu des
Lumière du soleil, Ra = 100
Rendu des couleurs pour différentes valeurs Ra
90 - 100
70 - 89
< 70
Lampe fluorescente T5 cw, Ra = 80-89
Indices de rendu des couleurs (Ra) des différentes lampes
Lampe
Indice de rendu des couleurs
Lampe halogène
100
Lampe fluorescente T5
80 - 98
Lampes fluorescentes compactes
80 - 90
Luminaires LED ww (warm white)
80 - 90
Luminaires LED cw (cool white)
Lampe fluorescente T8
LED cw, Ra = 70
ca. 70
50 – 60, rarement aussi 80
Lampes à vapeur de mercure à haute pression
(par ex. l’éclairage des rues)
40 - 59
Lampes à vapeur de sodium à haute pression
(par ex. l’éclairage des rues)
20 - 89
Lampes à vapeur de sodium à basse pression
(par ex. l’éclairage des tunnels)
<20
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LED ww, Ra = 90
„
Les plus équibrées sont les
es composantes
spectrales rouge, verte et bleue d’une
source lumineuse, le meilleur est le rendu
des couleurs.
“
Selon la tâche visuelle, il est important de
vision correcte et agréable, un indice de
Le rendu des couleurs est volontairement
choisir la source lumineuse adaptée en se
rendu des couleurs inférieur à 80 ne devrait
modifié dans le commerce pour, par
basant sur le rendu des couleurs. Les plus
pas être utilisé dans les bureaux ou les
exemple, faire paraître la viande plus rouge.
grandes exigences en matière de rendu des
usines. Dans les salons et les chambres, la
Un mauvais rendu des couleurs peut aussi
couleurs s’imposent dans les entreprises de
où la vision en couleur n’est pas une
avoir pour conséquence que des produits,
graphisme. Dans ce cas, seules les sources
priorité, on peut négliger sans problème le
par exemple des textiles, n’aient pas la
lumineuses ayant un indice de rendu des
rendu des couleurs et sélectionner la source
même apparence dans le magasin qu’à la
couleurs nettement supérieur à 90 peuvent
lumineuse en fonction de l’ambiance qu’elle
lumière du soleil.
être utilisées. Toutefois, pour assurer une
procure.
Presque toutes les LED blanches sont en fait
Pour des LEDs pour des domaines spéci-
de manière à produire en se combinant une
des diodes émettant dans le bleu combi-
fiques tel que le domaine médical, on
lumière blanche.
nées avec un colorant luminescent tel que
emploie le principe de mélange de couleur
On parle ici de mélange additif de couleur.
par ex. le phosphore (jaune). Ce processus
appelé RGB (red, green, blue). Trois chips
C‘est une méthode plus compliquée, mais le
de fabrication est employé pour environ
LED de différentes couleurs ; rouge, verte,
rendu des couleurs peut également être
99% de toutes les LEDs pour l‘éclairage. Il
bleue sont associées dans un même boitier,
meilleur, jusque environ Ra 95.
est relativement simple et permet de
produire avec un rendu des couleurs de Ra
70 - 90 (selon la couleur de lumière).
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Avantages de la LED
Avantages de la LED
Inconvénients de la LED
• haute efficacité énergétique = faible
• prix relativement élevé
consommation d‘énergie
• génération de chaleur minimale
• très longue espérance de vie (aucun coût
de maintenance)
• petite taille/ flexibilité pour la conception
• la LED doit être triée en teinte de blanc
pour certaines applications (voir Binning)
• la caractéristique de rendu des couleurs
des LEDs à blanc froid sont insuffisantes
pour certaines applications
• résistance aux chocs et aux vibrations
• très basse tension (SELV : safety extra low
voltage)
• aucune émission UV / pas de blanchiment
des objets éclairés
• aucune radiation IR / pas d’échauffement
des objets éclairés
• pas de papillotements
Domaines d’applications des
LEDs - Exemples
• Illumination sans UV
• Miniaturisé - faible échauffement
Musées et éclairage de vitrines
Eclairage de meubles
Eclairage de peintures
Eclairage de marquage et d‘orientation
Eclairage de comptoirs frigorifiés
Affichage
Luminaires médicaux
• Mélange de couleurs des LEDs
• Résistance aux chocs et vibrations
Eclairage d’ambiance
Eclairage de véhicules à moteur
Gastronomie
Lampes de bicyclette
Bien-être (wellness)
Luminaires de travail
Camions
• Longue durée de vie
Camping-cars
Eclairage d’urgence et de secours
Bateaux
Eclairage de signalisation
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„
Des luminaires particuliers nécessitent des transformateurs particuliers.
Mise en œuvre des LEDs/Transformateurs
Les luminaires LED ne peuvent pas être
Chip/SMD LED
reliés aux transformateurs standard
3mm/5mm LED
halogènes.
Power LED
En règle générale, tous les types de LED sont
Il existe cependant deux possibilités
conçus pour fonctionner avec un courant
différentes de mise en oeuvre par un
constant :
raccordement en parallèle ou en série.
Connexion en parallèle
10 ... 30 mA
10 ... 50 mA
350 ... 1500 mA
l‘intérieur du luminaire
• Utilisé pour les luminaires LED Hera
• Utilisé avec de nombreuses LEDs de
Transformateur à tension constante :
“
courant faible.
suivants: Stick, KB 12, EQ, ER, Q68, R68,
Q-Pad, L-Pad
12VDC/24VDC pour LED
• Raccordement parallèle des luminaires
Transformateur à
tension continue
constante
comme pour les luminaires halogènes
• Des circuits de contrôle resp. des
résistances d’équilibrage sont situés à
Connexion en série
résistances d’équilibrage ne peuvent pas
être intégrés dans le luminaire, parce que
Transformateur à courant constant :
le fort courant nécessiterait un
350mA
refroidissement (problème de place)
• Raccordement en série des luminaires (les
positions de connecteur inutilisées doivent
• Utilisé sur les luminaires LED Hera
suivants: ARF, EH 24, Eye, Point, ON TOP
• Utilisé pour les Power LEDs à fort courant
de fonctionnement
être équipées de ponts de court-circuit)
• Les circuits de contrôle resp. les
Transformateur à
courant continu
constant
Variation de lumière des LEDs
230V jusqu‘à cet appareil.
Il existe des transformateurs qui peuvent
relier un potentiomètre, qui permet alors
être utilisés pour la variation de lumière des
seulement d’ajuster la luminosité. Un
LEDs. Cependant, ce n‘est pas aussi facile
commutateur „Marche/Arrêt“ pour le
Plus pratique est l’utilisation d’un transfor-
qu‘avec les transformateurs halogènes à
conducteur principal est dans ce cas
mateur-variateur télécommandé. Le
découpe en phase ascendante ou descen-
nécessaire.
contrôleur télécommandé est déjà installé,
dante. Il existe des transformateurs LED
Une solution plus commode est le
relié au transformateur, et la télécommande,
variables qui comportent deux fils de
raccordement à par ex. un gradateur 1-10V
en exécution acier fin, peut être facilement
commande supplémentaires pour une entrée
encastrable, bien que cette méthode exige le
installée grâce au support mural fourni.
1-10V. La méthode la plus facile est d’y
câblage des fils de commande et du câble
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®
Hera GmbH & Co. KG
Dieselstraße 9 · D - 32130 Enger
Postfach 440 · D - 32124 Enger
Telefon: + 49 / (0)52 24 / 911- 0
Telefax: + 49 / (0)52 24 / 911- 215
[email protected]
www.hera-online.de
Sous réserve de modifications.
Version 03/2010