Eclairage et leds

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Eclairage et leds

Centre Scientifique et Technique de la Construction – http://www.cstc.be
Eclairage et leds:
Exigences de qualité et normalisation
EasyFairs ECL
22 septembre 2011
Bertrand Deroisy, ir
Laboratoire Lumière et Bâtiment
Département Energie et Bâtiment
CSTC – Centre Scientifique et Technique de la Construction
Eclairage et leds :
Exigences de qualité et normalisation
Table des matières:
 Leds pour éclairage
 Echantillon de produits led
 Problèmes types
 Définitions et grandeurs
 Où en est la normalisation ?
 Exigences de qualité
 Eclairage résidentiel
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Éclairge et leds : exigences de qualité et normalisation
2
1
Leds et éclairage - Tendances
 Le volume global des lampes vendues diminue
 La part des leds est encore limitée
 Total average LED penetration in lighting était 1.4% en
2010 (DisplaySearch)
Source : Le Figaro
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3
 Percée pour l’éclairage fonctionnel ?


Forecast to reach 9.3% in 2014
High penetration in spot lights and street lights
Source : DisplaySearch Quarterly LED Supply/Demand Market Forecast Report
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4
2
 Grande diversité de produits
 Nouveaux acteurs sur le marché (expertise?)
 Qualité des produits fortement variable
Source : Frog design
Source : Pieke Bergmans
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5
Echantillon de produits leds
Lampes de remplacement
lampe incandescente 40W
8 W – 420 lm
8 W – 420 lm
6 W – 400 lm
40 W – 420 lm
8 W – 345 lm
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9 W – 470 lm
6
3
Lampe incandescente 40W
Conservation du flux lumineux ?
Quel rendu des couleurs ?
Distribution lumineuse ?
Durée de vie ?
... ?
40 W – 420 lm
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60 W – 710 lm
12 W – 810 lm
12 W – 806 lm
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8
4
12 W – 806 lm
75 W – 940 lm
US produkt
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Problèmes types
 Les données de produit sont inexactes ou
exagérées
 Le marquage et le label du produit sont
incomplets
 Insuffisance du flux lumineux
 Mauvais rendu des couleurs
 Produit trop jeune sur le marché
 Surchaufe de la source lumineuse
 Profil d’émission du flux lumineux
inadapté
…
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10
5
Problèmes types – Données de produit
 Données de produit pour lampes led :
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11
Problèmes types - Données de produit
 Donnée de produit pour spot led :
?
?
?
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12
6
Problèmes types - Marquage
 Exemple : marquage d’un spot led
3 X 1 W LED = 45 W incandescence
Supposons que le rendement moyen soit :
Lampe incandescence : 12 lm/W
Led
: 100 lm/W ?
45 W x 12 lm/W = 540 lm
3 W x 100 lm/W = 300 lm
Marquage: 540 lm = 300 lm
?
Risque de rejet des produits led
de par une mauvaise expérience
(cfr. ‘CFL experience’)
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13
Problèmes types – Flux lumineux
Mills, E. 2007. "Assessing the Performance of 5mm White
LED Light Sources for Developing Country Applications.”
Lumina Project Research Note #1 :
Etude de 26 lots de 10 chips ayant les mêmes
propriétés ‘nominales’
De différentes origines
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14
7
Problèmes types – Flux lumineux
Mills, E. 2007. "Assessing the Performance of 5mm White
LED Light Sources for Developing Country Applications.”
Lumina Project Research Note #1 :
Résultats:
avec un courant de 20mA
Moy 2.9lm; 3.20V; 0.064W
45 lm/W
 Min 0.2lm; 2.92V; 0.059W
2 lm/W
 Max 4.3lm; 4.02V; 0.081W
67lm/W
Variations de qualité énormes
au sein d’une même production
Donc tri (‘Binning Process’)

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Problèmes types – Rendu des couleurs
 Colour binning: Modèle standard
400 lm
400 lm
Max 145 cd/klm
Max 90 cd/klm
Bron: presentation by Y. Ohno, CIE, 2010
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16
8
Problèmes types – Rendu des couleurs
 Colour binning:
Modèle affiné
Pour des applications où
le rendu des couleurs
est crucial
• Influence sur le prix
• fonction du fabricant
• Conservation du rendu des
couleurs
(‘Colour consistency’)
Bron: Osram
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Problèmes types – Durée de vie
 Influence de la température
Max 145 cd/klm
Max 90 cd/klm
Bron: Laborelec
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9
Problèmes types – Durée de vie
 Influence du courant
400 lm
Max 145 cd/klm
Max 90 cd/klm
Bron: Lumileds
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Problèmes types - Température
 Influence de la température sur le flux lumineux
Données de produit : Flux lumineux à 25°C après 30ms
Bron: Laborelec
Pour applications intérieurs, les leds travaillent souvent à une
température supérieure à 25°C
flux lumineux réduit
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10
Problèmes types – Profil d’émission
 Influence de la forme de lampe


classique (‘poire’)
Forme de ballon (‘Globe’)
400 lm
Max 145 cd/klm
400 lm
Max 90 cd/klm
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Normalisatie - Généralités
Vis à une évaluation objective des
performances et caractéristiques en fixant une
terminologie unique, de méthodes de calcul et
des méthodes de mesures
 Recommandations sur base de
la bonne pratique / des
connaissances actuelles
 Conventionellement (‘consensus’)
 Par des organisations neutres
 Obligatoire si repris dans la
réglementation
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11
Normalisation
Pourquoi ?
 Protéger l’utilsiateur final
 Permettre au concepteur de sélectionner et prescrire des
produits
 Fixer des exigences légales minimales
 Garantir la libre circulation des biens
 Favoriser les produits de qualité
 Développer une société économe en énergie
 …
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Normalisation
Quoi ?
 Lumière et perception de la lumière
 Définitions et terminologie relatives à la photométrie
 Lois physiques et physiologiques qui fixent la perception
de la lumière
 Grandeurs de bases et leurs mesures
 Produits : Lampes, luminiaires et auxilliaires
 Performances et procédures de mesure
 Sécurité
 Dimensions et tolérances pour compatibilité
 Application
 Eclairage pour confort visuel (fonction de la tâche)
 Eclairage efficiënt pour réaliser des économies d’énergie
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12
Normalisation
Qui ?
Monde
Europe
Application
Produit (photométrie)
ISO
CEN
Produit (aspects électriques
et sécurité)
CEI
CENELEC
Application
Produit (photométrie)
Aspects théoriques de la
lumière
CIE
-
Belgique
Domaine
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NBN
Opérateur IBE-BIV
NBN
Opérateur CEB-BEC
IBE-BIV
Verlichting met leds: Kwaliteitseisen en normalisatie
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Normalisation – Terminologie
 Définitions
Chip led
Lampe led
Module led
Luminaire led
Source à
intégrer
Lampe de
remplacement
Collection de chips
ked
Système complet
Soquet standard
Comprenant
l’auxilliaire
Directement connecté
au réseau ou à la très
basse tension
A encastrer ou à
utiliser
indépendemment
Avec ou sans auxiliaire
Non démontable
Contient une lampe
led ou un module led,
éventuellement
interchangeable
Directement connecté
au réseau
IEC 62504 TS :Terms and definitions for LEDs and LED modules
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13
Normalisation
 Normes de sécurité
Chip led
Lampe led
Module led
Luminaire led
IEC 62560
(Ed.1 2011)
IEC 62031
(Ed.1 2008)
IEC 60598-1
(Ed.7 2008)
IEC 62663-1*
(2012 ?)
* Non ballasted led lamps
+ IEC 62471-2 – Photobiological safety
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Normalisation
 Normes de performance
Chip led
Lampe led
Module led
Luminaire led
IEC 62612
(Ed 1. 2009)
-
-
IEC 62663-2*
(2012 ?)
IEC PAS 62717
(2011 ?)
IEC PAS 6xxx
(2011 ?)
* Non ballasted led lamps
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28
14
Normalisation – Liste IEC
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
IEC 61347-2-13, Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements
for d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for LED modules
IEC 62386-207, Ed,1,2009: Digital addressable lighting interface – Part 207:
Particular requirements for control gear – LED modules
IEC 62560, Ed. 1,2011: Self-ballasted LED-lamps for general lighting services by
voltage > 50 V - Safety specifications
IEC 62663-1 and 2; Non self-ballasted LED-lamps – IN PROGRESS
IEC 62031, Ed.1,2008 : LED modules for general lighting – Safety requirements
IEC 60598-1, Ed.7,2008 : Luminaires - Part 1: General requirements and tests
IEC 61000-3-2:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits – Limits
for harmonic current emissions
IEC 61547, Equipment for general lighting purposes – EMC immunity requirements
CISPR 15:2005, Limits and methods of measurement of radio disturbance
characteristics of electrical lighting and similar equipment
IEC 62471-2 – Photobiological safety; Guide
IEC 62384, Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for
d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for LED modules
IEC 62612, Ed. 1,2009: Self-ballasted LED-lamps for general lighting services by
voltage > 50 V – Performance requirements – CURRENTLY IN REVISION
IEC PAS 62717, LED modules for general lighting – Performance requirements
IN PROGRESS 2011(?):
IEC PAS 6xxx, LED Luminaires – Performance requirements and tests
IN PROGRESS
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Normalisation – IEC/PAS 62717: Modules led
 Données photométriques : (provisoire)
Critère
Exigence de performance
Flux lumineux (lm) à tp*
> 90% valeur nominale
Puissance (W)
< 110% puissance nominale
Rendement lumineux (lm/W)
> 90% rendement nominale
Intensité maximale (cd)
> 75% valeur nominale
Angle d’ouverture (°)
+/- 25% valeur nominale
Température de couleur (K)
Classes de tolérance (T/100)
Indice de rendu des couleurs Ra
Ranom - 3 et Ranom – 5 après 6000h
Facteur de conservation du flux
lumineux à tp*
Selon 3 classes (>90%, >80% of >70%) après
6000h
Coordonnées colorimétriques
3 classesde tolérance (initiale et après 6000h)
Durée de vie
L70 méthode de test accéléré en élaboration
* tp =température de fonctionnement
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30
15
 Contrôle de la température:
Température de performance tp max (°C)
• Température maximale pour laquelle le fabriquant garantit
les performances (conservation du flux lumineux et durée
de vie) de son produit
Différentes températures de fonctionnement possible
• Toute les performances sont exprimées à la température de
fonctionnement
• Marquage clair de tp sur le produit
• Fabricant du luminaire doit utiliser une stratégie de
refroidissement adapté pour conserver, sous des conditions
de température normales, la température de
fonctionnement sous la température de performance
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31
 Marquage produit
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32
16
 Fotometrische code
Source : Présentation Normalisation LED – Guy Vandermeersch – Lausanne 25 janvier 2011
22/09/2011
33
Normalisation – Evolutions futures
 Adaptation des normes d’application en fonction
des propriétés spécifiques des leds :


o
o
o
o
EN
EN
EN
EN
Rayonnement fortement directionnel
Luminance élevé
12464
18038
12193
13201
1/2 – Eclairage des lieux de travail
– Eclairage de secours
– Eclairage des installations sportives
– Eclairage routier
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34
17
Normalisation – Evolutions futures
 Adaptation des normes d’application en fonction
des propriétés spécifiques
Quelques questions





Exigences additionnelles pour les zones environnanges ?
Quelle est la validité de l’actuel indice d’éblouissement
(UGR en TI)?
Risque pour les yeux avec les spots leds ?
Emission de ‘lumière bleue’ dans le spectre des leds à
phosphore ?
…
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35
Exigences de qualité
EU LED Quality Charter
 Caractéristiques :





Critères de qualité volontaires
Uniquement pourles lampes led utilisée dans le
résidentiel
En soutien à la suppression de la lampe à incandescence
Publiée en février 2011
Pas de label
The final goal of the European LED Quality Charter is thus
to further increase the sales and penetration of high quality
and efficient LEDs in the EU and thus contribute to the
goals of the EU energy and environmental policies.
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36
18
 Exigences de performance ;
 Rendement lumineux
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37
 Exigences de performances :
Conservation du flux lumineux
L70F50 ≥15,000 hours.
Maximum 50% lamps having lumen maintenance
below 70% after 15,000 hours.
(Test suivant IEC/PAS 62612 Ed1)
L85F05 ≥ 1000 hours (Premature failure rate)
Maximum 5% lamps having lumen maintenance below
85% after 1000 hours
(Test suivant IEC/PAS 62612 Ed1 na 1000h)
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38
19
Température de couleur et rendu des
couleurs
CRI > 80
(Test suivant CIE No. 13.3 – 1995 IEC/PAS 62612 Ed1)
CCT: 2600-3500 K
Coordonnées colorimétrique et tolérances définies
F2700 (2720K, X=0.463, Y=0.420),
F3000 (2940K, X=0.440, Y=0.403)
F3500 (3450K, X=0.409, Y=0.394)
(Test suivant IEC/PAS 62612 Ed1 en IEC 60081,
Annex D.2,modified.)
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Eblouissement et lumière bleue
The visible radiation hazard class (0-3) shall be 0 or 1 for
domestic used LEDlamps.
(Test volgens IEC 62471-2)
Classe 2 de risque pour les yeux pour les longues durées
d’exposition
classe
classe
classe
classe
0: Radiation dans le spectre bleu max : 100 W.m-2.sr-1 – Durée d’exposition : < 10 000 s (2h 30)
1: Radiation dans le spectre bleu max: 10 000 W.m-2.sr-1 - Durée d’exposition : < 100 s
2 : Radiation dans le spectre bleu max: 4 000 000 W.m-2.sr-1 - Durée d’exposition : < 0,25 s
3: Radiation dans le spectre bleu max supérieur à la classe 2 - Durée d’exposition : < 0,25 s
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40
20
Power Factor
The power factor shall at least be 0.5 for lamps of
wattage between 2 and 25W.
(Test suivant IEC 61000-3-2:2006)
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Eclairage résidentiel
 Consommation énergétique totale
- 6,61% de la consommation annuelle pour le
secteur tertiaire
(2007)
400000
350000
300000
250000
200000
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
150000
Electricity Consumption and Efficiency Trends in Europan Union Status Report 2009 (Paolo Bertoldi, Bogdan Atanasiu)
22/09/2011
42
21
 Consommation du secteur résidentiel
La consommation électrique du secteur résidentiel a
diminué pour la première fois de 7,5 % en 2007 (par
rapport à 2006)
Répartition de la consommation électrique totale pour un
logement moyen en Europe :





18,8%
15,2%
10,5%
9,4%
8,6%
Système de chauffage électrique
Frigidaires et congélateurs (‘Cold appliances’)
Eclairage
Télévisions et ordinateurs
Eau chaude
22/09/2011
43
22/09/2011
44
 Guide pratique et technique de
l’éclairage résidentiel
Monographie CSTC,
2011/06 (60p.)
A télécharger (gratuit)
www.cstc.be/go/publications_eclairage
22
 Guide pratique et technique de
l’éclairage résidentiel
22/09/2011
45
23

Eclairage et leds

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