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Lampe à LED
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Une lampe à LED est un dispositif d'éclairage qui utilise des diodes électroluminescentes pour produire de la lumière visible avec une efficacité énergétique bien meilleure que les lampes à incandescence utilisées au siècle dernier.
Historique[modifier | modifier le wikicode]
La première diode électroluminescente a été créée en 19621. Elle émettait de la lumière dans le proche infrarouge. Les premières LED émettant de la lumière visible ont été rouges. Elles ont été fabriquées en grande série à partir de 1968, mais celles de cette époque avaient un mauvais rendement lumineux. Ce n'est qu'à partir de 1972 qu'on a trouvé aussi des LED oranges, jaunes et vertes2.
En plus des télécommandes utilisant des LED infrarouges, les diodes électroluminescentes étaient utilisées comme voyants colorés dans des appareils électroniques.
Ce n'est qu'après 1980 que les LED fabriquées ont atteint le rendement lumineux des lampes à incandescence. Cependant, pour obtenir de la lumière blanche, il fallait aussi être capable de réaliser des LED émettant de la lumière bleue. Mais c'était beaucoup plus compliqué que pour les autres couleurs. On n'a réussi à fabriquer des LED bleues qu'à partir de 1992 ou 19933. Les premières LED blanches datent de 1995.
Ce n'est qu'après 2010 que des lampes à LED de forte puissance pour l'éclairage ont été proposées. En 2013, le métro parisien a été le premier au monde à adopter l'éclairage par LED pour réaliser des économies d'énergie4. Alors qu'en 2012 les ampoules à incandescence ont cessé d'être vendues en France, en 2013, 20 % des lampes achetées pour l'éclairage utilisaient des LED. En 2016, 44 % et en 2020, 70 %5. L'annonce de l'interdiction de la fabrication et de la vente des lampes fluorescentes en Europe à partir de 2023 a entrainé la disparition de ces lampes rayons des supermarchés vers 2019 au profit des lampes à LED qui, pour l'éclairage des bâtiments, sont les seules à être vendues de nos jours.
Principe de fonctionnement[modifier | modifier le wikicode]
L'intérieur d'une lampe à LED comporte à plusieurs diodes électroluminescentes branchées en série 
.
Dans le cas des lampes à LED branchées à une source de courant alternatif (220 V en Europe), il faut d'abord abaisser la tension. Puis, on utilise un pont redresseur pour que l'électricité arrive sur les LED dans le bon sens.
La tension électrique nécessaire aux bornes d'une LED dépend de la couleur de la lumière qu'elle émet. On l'obtient par la formule où est la longueur d'onde de la lumière émise exprimée en nanomètre.
Pour émettre de la lumière blanche, on peut utiliser des LED de plusieurs couleurs, mais une autre possibilité, plus simple, est d'utiliser des LED qui produisent de la lumière bleue et de les recouvrir d'une peinture phosphorescente qui transforme une partie de la lumière bleue en lumière jaune.
C'est le cas pour la lampe à LED de la photo où les LED sont les rectangles jaunes.
Comme la longueur d'onde du bleu est d'environ 450 nm, il faut aux bornes de chaque LED une tension de = 2,75 V.
La lampe à LED de la photo comportant 16 LED, cela fait = 44 V entre les LED des 2 extrémités du circuit.
Pour en savoir plus, lire l’article : diode électroluminescente.
Caractéristiques[modifier | modifier le wikicode]
Consommation électrique[modifier | modifier le wikicode]
Pour le même éclairement une lampe LED consomme environ 8 fois moins d'électricité qu'une lampe à incandescence et un peu moins des 2/3 de ce que consommerait une lampe fluorescente. C'est à l'heure actuelle la source de lumière la plus économe en électricité.
Le tableau ci-dessous permet de comparer la puissances approximative nécessaire pour un même éclairement selon le type de lampe utilisé.
| Lampe à incandescence | Lampe halogène | Lampe fluorescente | Lampe à LED | Utilisation |
|---|---|---|---|---|
| 40 W | 28 W | 8 W | 5 W | WC, couloir |
| 60 W | 42 W | 12 W | 7,5 W | petite pièce |
| 75 W | 52 W | 15 W | 9 W | |
| 100 W | 70 W | 20 W | 12 W | pièce normale |
| 120 W | 84 W | 24 W | 15 W | grande pièce |
| 160 W | 112 W | 32 W | 20 W | Très grande pièce ou jardin |
| 200 W | 140 W | 40 W | 25 W | jardin (la nuit) |
Forme et encombrement[modifier | modifier le wikicode]
Il existe des lampes à LED de différentes formes. Les formes les plus courantes imitent celles des lampes à incandescence.
Pour des puissances de 8 à 12 W, les lampes à LED en forme de poire ont les mêmes dimensions que les lampes à incandescence qu'elles remplacent. Certaines lampes de 15 W ont aussi la même taille alors que d'autres sont un peu plus grosses. Mais plus la puissance augmente, plus les ampoules sont volumineuses. Les lampes de 18 et surtout 20 W sont nettement plus grosses que celles de puissances inférieures, probablement pour éviter qu'elles chauffent trop.
À l'opposé, jusqu'à 6 W, on peut trouver des ampoules de même taille ou plus petites selon le fabricant. Il existe de petites ampoules LED avec un globe rond semblable à ceux des lampes à incandescence ne dépassant pas 40 W.
D'autres formes de lampes (cylindriques, en forme de flamme ...) existent aussi avec des lampes à LED.
Température de couleur[modifier | modifier le wikicode]
Il existe des lampe à LED de différentes températures de couleur. Elles sont obtenues en dosant la proportion de lumière bleue et de lumière allant du jaune au rouge émise.
Des lampes LED sont disponibles dans 3 gammes principales de températures de couleur :
- Blanc chaud (2 700 à 3 000 K)
- Blanc neutre (4 000 à 4 500 K)
- Blanc froid (autour de 6 500 K).
La teinte blanc chaud correspond à la couleur qu'émettaient les lampes à incandescence (2 700 K pour les moins chaudes, 2 900 K pour les lampes halogène). La lumière obtenue est légèrement jaune orangée.
La teinte blanc neutre (4 000 à 4 500 K) apparaît comme un vrai blanc, ni jaunâtre, ni bleuté.
Enfin, la teinte blanc froid (vers 6 500 K) donne une lumière d'un blanc bleuté.
La photo montre la lumière produite par 3 lampes à LED de 3 000 K à gauche, 4 200 K au centre et 6 500 K à droite. La photo du haut montre la lumière qui éclaire un morceau de mur. Celle du bas, plus sombre permet de mieux voir la couleur de la lumière qui sort des lampes.
Le découpage en blanc chaud, neutre et froid ne correspond à aucune norme. Le passage de l'un à l'autre peut varier selon la source d'information6,7,8,9. En France, certains magasins appellent blanc froid des lampes de 4 000 K qui sont blanc neutre partout ailleurs. Il vaut mieux regarder la température de couleur indiquée sur l'emballage. De même, certaines lampes de 6 500 K sont appelées daylight (lumière du jour).
On peut aussi trouver des lampes autour de 5 000 K et des lampes blanc très chaud (1 500 K) dont la teinte nettement orange imite la couleur d'une flamme.
Spectre lumineux[modifier | modifier le wikicode]
L'examen au spectroscope du spectre lumineux d'une lampe à LED ne montre presque aucun violet. Il y a par contre une zone de lumière bleue assez intense. Puis en progressant vers le vert, la luminosité diminue sans disparaître complètement. Il y a donc une zone bleu-vert foncée.
Ensuite, la luminosité des différentes couleurs redevient normale et on voit un spectre lumineux régulier allant du vert au rouge. Au delà de 650 nm qui correspond au rouge pur, la luminosité diminue de nouveau alors qu'elle augmente avec une lampe à incandescence.
La lampe à LED n'émet quasiment que de la lumière visible, pas d'ultraviolet et beaucoup moins d'infrarouge qu'une lampe à incandescence. C'est pour cette raison qu'elle consomme beaucoup moins d'électricité pour la même quantité de lumière visible produite.
En comparant les 2 spectres des photos du haut, celui de gauche montre une lampe émettant un blanc chaud (avec peu de bleu), celui de droite un blanc neutre ou la proportion de bleu et de jaune est équilibrée. Dans le spectre d'une lampe émettant un blanc froid, c'est la zone correspondant au bleu qui monterait plus haut.
Durée de vie[modifier | modifier le wikicode]
Alors que la durée de vie d'une lampe à incandescence est d'environ 1 000 heures, celle d'une lampe halogène 2 000 h, et celle des lampes fluorescentes 6000 à 10 000 h, pour les lampes LED des durées de 15 000 h à 50 000 h sont annoncées. C'est donc le type de lampe qui fonctionnera le plus longtemps. En plus, au moins une fois sur deux, c'est au moment de l'allumage qu'une lampe à incandescence (ou halogène) grille et allumer et étendre souvent des lampes fluorescentes n'est pas recommandé non plus. Pour les lampes à LED, les allumer et les éteindre souvent ne pose pas de problème.
Lumière blanche directe et lampes RVB[modifier | modifier le wikicode]
La plupart des lampes à LED utilisent des LED bleues et une couche fluorescente transforme une partie de la lumière obtenue en lumière allant de vert au rouge.
Une autre façon de produire de la lumière que l'on verra blanche est de mélanger de la lumière bleue, de la lumière verte et de la lumière rouge. C'est ce que font les écrans couleur de télévision, d'ordinateurs et de smartphones. Ce principe existe aussi avec les lampes à LED RVB (ou RGB en anglais). Ces lampes à LED produisent directement du rouge, du vert et du bleu à partir de LED différentes10.
Avec ces lampes, il est possible de faire varier l'intensité d'éclairement dans chacune des couleurs. On peut alors obtenir n'importe quelle lumière colorée en se basant sur la synthèse additive des couleurs. La lumière blanche est obtenue en réglant la même intensité lumineuse dans chaque couleur. Leur spectre lumineux est beaucoup moins régulier que celui des lampes blanches décrit plus haut. En particulier il ne comporte pas de jaune.
D'autres lampes à LED permettent juste de choisir la température de couleur. Pour cela, il suffit dans la lampe d'une source de lumière blanc chaud et une source de lumière blanc froid. En réglant la proportion d'éclairement entre les 2 sources, on peut avoir toutes les températures de couleur intermédiaires.
Même parmi les lampes à LED qui n'émettent que de la lumière blanche, certaines peuvent être réglées pour doser la quantité de lumière émise. Ces lampes sont dites dimmables11.
Lorsqu'on n'a pas besoin de changer l'intensité de l'éclairement, une lampe à LED non dimmable coûte moins cher et il en existe dans de nombreuses puissances.
Les lampes à LED colorées[modifier | modifier le wikicode]
En plus des lampes à LED blanches, il existe aussi des lampes à LED qui émettent directement une lumière d'une couleur vive. Elles sont souvent de faible puissance (de 1 à 3 W).
Une peinture colorée sur leur verre permet de voir quelle est leur couleur même quand elles sont éteintes.
À l'intérieur de la lampe, il y a 2 possibilité :
- une LED qui produit directement la lumière dans la bonne couleur (rouge, orange, jaune, vert ou bleu),
- une LED blanche.
Pour le rose violacé, une LED bleue et une LED rouge, sont nécessaires pour la première solution.
La première solution offre la meilleure efficacité énergétique. Si c'est de la lumière blanche qui est émise, une partie de cette lumière (qui n'est pas de la bonne couleur) sera absorbée par la peinture. Les lampes à incandescence colorées absorbaient aussi une partie de la lumière blanche mais avec elles on n'avait pas le choix.
L'examen au spectroscope de la lumière produite par la lampe jaune (un jaune très vif) montre un peu de bleu, ce qui laisse penser que c'est une LED blanche plutôt qu'une LED jaune qui est utilisée.
Recyclage[modifier | modifier le wikicode]
Les LED sont des composants électroniques. Elles comportent certaines terres rares qu'il peut être utile de récupérer. Comme des filières de collecte et de recyclage ont été mises en place pour les lampes fluorescentes, elles servent aussi pour récupérer les lampes à LED usagées.
En dehors de la partie électronique, les lampes à LED sont construites avec du plastique et un peu de métal. Il n'y a pas de verre contrairement aux lampes à incandescence et aux lampes fluorescentes.
En résumé[modifier | modifier le wikicode]
Avec une consommation électrique 8 fois moindre qu'une lampe à incandescence et des de celle d'une lampe fluorescente, les lampes à LED sont la source lumineuse la plus efficace par rapport à l'électricité consommée. Ce sont aussi les lampes qui durent le plus longtemps.
Contrairement aux lampes fluorescentes, dès l'allumage, elles produisent l'éclairement pour lequel elles ont été prévues, ne génèrent pas de perturbation électromagnétique et n'utilisent pas de produit toxique comme le mercure.
Contrairement aux lampes à incandescence, elles ne chauffent pas beaucoup (c'est la raison de leur efficacité énergétique).
Leur spectre lumineux est bien meilleur que celui des lampes fluorescentes sans toutefois être aussi régulier que celui des lampes à incandescence. Il manque du bleu-vert mais les lampes à LED récentes semblent meilleures que celles d'il y a quelques années sur ce point.
Pour la lumière blanche, il est facile de trouver les lampes à LED de la température de couleur qu'on souhaite. Mais il y a aussi des lampes à LED dont on peut modifier la couleur et des lampes à LED colorées.
En Europe, on ne peut acheter aujourd'hui que des lampes à LED pour éclairer les bâtiments. Vu leurs caractéristiques, elles apportent de gros progrès par rapport aux autres types de lampes.
Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]
Vikiliens[modifier | modifier le wikicode]
Autres sites web[modifier | modifier le wikicode]
Références[modifier | modifier le wikicode]
- ↑ historique des différents types de lampes
- ↑ L'histoire des ampoules, de la diode au LED
- ↑ LED bleues fabriquées seulement à partir de 1993.
- ↑ Éclairage par LED du métro parisien
- ↑ Évolution des parts de marché des LED pour l'éclairage
- ↑ Température de couleur (source 1)
- ↑ Température de couleur (source 2)
- ↑ Température de couleur (source 3)
- ↑ Température de couleur (source 4)
- ↑ Les lampes à LED RVB
- ↑ Les ampoules dimmables, comment ça marche
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Article mis en lumière la semaine du 23 février 2026. |
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