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DOSSIER
LED
ÉCLAIRER AVEC UNE
NOUVELLE SOURCE
LUMINEUSE
2e édition, décembre 2011

2 | ETAP 2e édition, décembre 2011. Dernière version via www.etaplighting.com
Avant-propos
L’avènement des LED transforme en profondeur le monde de l’éclairage. La nouvelle source lumineuse que constituent les LED suscite des dével-
oppements, applications et défis entièrement nouveaux. De surcroît, les LED évoluent à un rythme effréné. En conséquence, suivre et approfondir
ces nombreux changements ne va pas toujours de soi.
ETAP s’y emploie activement depuis 2003 et a acquis une très grande expérience des LED. À travers ce dossier, nous voulons vous proposer des
informations objectives, étayées au plan technique, afin de vous permettre d’avoir un regard clair sur cette matière complexe.
Étant donné l’évolution rapide de la technologie LED, les informations liées sont très volatiles et rapidement datées. Dès lors, ce document fait
l’objet de révisions à intervalles réguliers. Les mises à jour les plus récentes sont indiquées dans la marge. Pour connaître l’état de la situation le
plus récent, nous vous renvoyons à notre site Internet www.etaplighting.com où vous pourrez toujours retrouver la version la plus récente de ce
document.
2e édition, décembre 2011
© 2011, ETAP SA

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ÉCLAIRER AVEC UNE
NOUVELLE SOURCE
LUMINEUSE
TABLE DES MATIÈRES
1. La LED comme source lumineuse ........................................................................................................................................................................ 4
1. Comment fonctionnent les LED ? ................................................................................................................................................................. 4
2. Les types de LED ................................................................................................................................................................................................... 5
3. Les avantages des LED ....................................................................................................................................................................................... 7
4. Les fabricants de LED .......................................................................................................................................................................................12
5. Le futur des LED .................................................................................................................................................................................................13
2. Concevoir des luminaires à LED ......................................................................................................................................................................... 14
1. Possibilités et défis ............................................................................................................................................................................................14
2. La distribution lumineuse adaptée .............................................................................................................................................................15
3. Les luminances sous contrôle ......................................................................................................................................................................17
4. Conception thermique réfléchie ..................................................................................................................................................................17
5. Le binning, pour une qualité de lumière constante ............................................................................................................................19
6. Sécurité électrique ............................................................................................................................................................................................20
6. Publier des données correctes .....................................................................................................................................................................21
7. Normes ..................................................................................................................................................................................................................22
3. Les alimentations pour les luminaires à LED ............................................................................................................................................ 23
1. Critères de qualité pour les alimentations LED ......................................................................................................................................23
2. Sources de courant vs sources de tension ..............................................................................................................................................24
4. Éclairer avec des LED – aspects photométriques .................................................................................................................................... 26
1. Dépréciation et facteur de maintenance .................................................................................................................................................26
2. Études d’éclairage avec des luminaires à LED .......................................................................................................................................27
3. Intégration de systèmes à économie d’énergie ....................................................................................................................................27
5. Questions et réponses ............................................................................................................................................................................................ 28
Terminologie ....................................................................................................................................................................................................................... 29

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Chapitre 1 : La LED comme source lumineuse
1. COMMENT FONCTIONNENT LES LED ?
LED signifie light emitting diode ou diode électroluminescente (DEL). Une LED
est un semi-conducteur (diode) qui émet de la lumière quand du courant le
traverse. Les matériaux semi-conducteurs que les LED utilisent transforment
l’énergie électrique en un rayonnement électromagnétique visible, c’est-à-dire
en lumière :
Le stimulant est donc le courant électrique qui passe par la diode (plus
spécifiquement par la jonction*. La diode que traverse le courant électrique est
– comme toutes les diodes – unidirectionnelle : de la lumière n’apparaîtra que si
un courant continu la traverse dans la ‘bonne’ direction, à savoir de l’anode (pôle
positif) à la cathode (pôle négatif).
La quantité de lumière générée est à peu près
proportionnelle à la quantité de courant qui
traverse la diode. À des fins d’éclairage, on
travaille par conséquent toujours avec des
alimentations à courant régulé (‘constant
current’), voir chapitre 3.
La combinaison de la LED (le semi-conducteur), de l’embase et de l’optique primaire est appelée un composant LED. Ce composant LED englobe
et protège la LED, veille à ce que la chaleur générée en interne soit également diffusée, et comprend un système optique primaire – disons une
petite lentille – afin de collecter et de rayonner la lumière générée par la LED selon un schéma défini.
Construction d’un composant LED
Influence du courant sur le flux lumineux
Lumière
visible
Courant continu
Anode (+) Cathode (-)
Flux lumineux normalisé
Courant (mA)
Optique primaire
Led
Jonction
Substrat
Raccordement électrique

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La LED émet une lumière monochromatique. La couleur de la lumière dépend des matériaux utilisés pendant la production. Il peut s’agir de
toutes les couleurs saturées du spectre visible, du violet au rouge en passant par le bleu et le vert.
Si nous voulons produire de la lumière, nous procéderons comme suit :
1. De manière dichromatique:
- La manière la plus courante est de munir une LED bleue d’un matériau luminescent qui transforme une partie de la
lumière bleue en lumière blanche (ou plutôt ‘jaune’). La composition du matériau luminescent détermine la température
de couleur de la lumière en résultant (plus d’informations sur la température de couleur plus loin dans ce chapitre).
2. De manière trichromatique
- En mélangeant les couleurs rouge, verte et bleue (RGB).
- En combinant des LED blanches selon le premier principe avec des LED rouges ou ambre. Dans ce cas, différentes
températures de couleur sont possibles avec un seul module.
2. LES TYPES DE LED
Les sources lumineuses à LED peuvent être subdivisées de nombreuses façons. Nous distinguons chez ETAP les niveaux suivants :
NIVEAU 1 - LED À OPTIQUE PRIMAIRE
Dans ce cas, le fabricant d’éclairage (ETAP) achète le composant LED, produit lui-même des PCB
(printed circuit boards – circuits imprimés) sur mesure et les combine avec une optique secondaire.
Cette méthode offre la plus grande flexibilité de conception, car il est possible d’intégrer totalement la
forme du module d’éclairage dans le design du luminaire.
On travaille actuellement exclusivement avec des LED SMD (Surface Mounted Device). Ces LED sont
soudées directement sur la surface d’un circuit imprimé et présentent une évacuation de chaleur sensiblement meilleure. Ces types sont de
conception plus récente et optimisés spécifiquement pour produire des puissances et des flux lumineux supérieurs. Leur durée de vie et leur
rendement sont sensiblement améliorés. En termes de puissance, une gamme complète est disponible, allant des LED Low Power (de 70 mW
à 0,5 W) aux Power LED (d’1 W à 3 W) et aux High Wattage LED (jusqu’à 90 W). Les flux lumineux par LED varient dans ce cadre de 4 lm par
composant à 6 000 lm pour les puissances les plus élevées.
NIVEAU 2 – PCB (printed circuit boards ou circuits imprimés) PRÉGARNIS
Le fabricant d’éclairage achète auprès du fournisseur de LED des circuits imprimés prégarnis. Il s’agit
de circuits imprimés sur lesquels une ou plusieurs LED sont déjà montées. L’électronique de commande
nécessaire peut également déjà se trouver sur les circuits imprimés, de sorte que les modules peuvent
être raccordés simplement sur une source de tension. De tels PCB prégarnis existent en différentes
formes d’exécution (ronde, linéaire ou en barrettes, substrats flexibles,…) et peuvent être équipés aussi
bien de LED SMD basse puissance (Low Power), que haute puissance. Les PCB linéaires à LED d’Osram
ou de Philips en constituent des exemples.
Les circuits imprimés prégarnis offrent d’une part l’avantage de modules d’éclairage prêts à l’emploi.
D’autre part, la forme des modules est définie, ce qui limite quelque peu la liberté de création. Il n’est
pas non plus possible d’optimiser complètement le type de LED en fonction de l’application visée.
NIVEAU 3 – MODULES LED (lampes complètes)
Les modules LED franchissent une étape supplémentaire : le circuit imprimé prégarni est intégré dans
un caisson avec les interfaces électriques et thermiques nécessaires. Une optique secondaire peut
également être éventuellement intégrée. Module Fortimo Philips
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