Lampe à diode électroluminescente

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Lampe à LED

La lampe à diode électroluminescente, ou lampe à LED (abréviation de l'anglais Light-Emitting Diode), lampe à DEL au Québec (abrégé du français), est un type de lampe électrique qui utilise des diodes électroluminescentes comme source de lumière.

Historiquement, les diodes électroluminescentes furent d'abord utilisées pour constituer des voyants lumineux en raison de leur tension d'alimentation adaptée à l'électronique et de leur longue durée de vie (témoins de veille ou de fonctionnement d'appareils électriques, signalisation, etc.). Puis, à la suite des avancées technologiques et de l'augmentation des puissances, elles sont devenues couramment utilisées pour l'éclairage.

Lampe à LED CEI GU10
Lampes à LED à douille à vis Edison E27 (27 mm)
Lampes à LED

Chronologie[modifier | modifier le code]

Points forts et faiblesses[modifier | modifier le code]

Article connexe : Diode électroluminescente.
Comparatif d'efficacités lumineuses et de durées de vie
Technologie Efficacité lumineuse
en lumen/watt
Durée de vie moyenne
(heures)
Lampe à incandescence 5 à 15 lm/W[5] 1 000 à 2 000 h[6],[7],[8]
Lampe halogène 10 à 25 lm/W[5] 2 000 à 3 000 h[8]
Lampe fluorescente 70 à 120 lm/W[5] 6 000 à 15 000 h[8]
Lampe à LED 20 à 250 lm/W[5] 15 000 à 50 000 h[7],[8],[9]

Avantages[modifier | modifier le code]

  • Durée de vie plus longue qu'une lampe à incandescence ou fluorescente, la fin de vie se déclarant par une baisse de rendement progressive. Après 30 000 h de fonctionnement, le rendement aura baissé en moyenne de 30 %[10], à condition que les composants électroniques de l'alimentation restent fonctionnels.
  • Faible consommation électrique due à une bonne efficacité lumineuse[11]. Le bon rendement des LED permet par exemple le fonctionnement à partir d'une énergie potentielle gravitationnelle faible comme pour la GravityLight, une lampe sans batterie[12].
  • Sécurité de fonctionnement en très basse tension pour certaines (GU4), directement en 230 volts pour les autres (GU10).
  • Faible production de chaleur[9].
  • Pas de production d’UV[11].
  • Possibilité de produire une grande variété de couleurs par addition de LED de couleurs différentes (souvent rouge, verte et bleue) et par variation des courants alimentant les différentes LED[11].
  • Grand choix de la température de couleur pour les LED blanches allant des blancs chauds aux blancs froids.
  • Possibilité d'alternances allumage/extinction rapides et fréquents sans endommager la lampe.
  • Pleine puissance lumineuse (généralement moins d'une seconde) après l'allumage, contrairement aux ampoules fluocompactes dites "basse consommation" qui affichent généralement 60 % de la puissance lumineuse au bout de 3 à 60 secondes.
  • Impact environnemental plus faible que les lampes fluorescentes, lié notamment à l'absence de polluants comme le mercure. Cependant, l'amélioration de la puissance des LED repose fréquemment sur l'utilisation d'indium, un métal dont les dérivés sont dangereux pour la santé des ouvriers qui le manipulent[13].

Inconvénients[modifier | modifier le code]

Spectre du rayonnement émis par une lampe à LED blanche
toxicité de la lumière bleue sur la rétine 
Un rapport de l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES) intitulé Effets sur la santé humaine et sur l’environnement (faune et flore) des diodes électroluminescentes (LED) est publié en avril 2019[14]. L'institution le présente en ces termes sur son site : « Alors que l’usage des LED se généralise pour l’éclairage et que les objets à LED se multiplient, l’Anses publie la mise à jour de son expertise de 2010 relative aux effets sanitaires des LED au regard des nouvelles connaissances scientifiques disponibles. L’Agence confirme la toxicité de la lumière bleue sur la rétine et met en évidence des effets de perturbation des rythmes biologiques et du sommeil liés à une exposition le soir ou la nuit à la lumière bleue, notamment via les écrans et en particulier pour les enfants. L’Agence recommande donc de limiter l’usage des dispositifs à LED les plus riches en lumière bleue, tout particulièrement pour les enfants, et de diminuer autant que possible la pollution lumineuse pour préserver l’environnement[15] ». Ce rapport est critiqué par le physicien Sébastien Point qui met en cause la validité méthodologique des articles retenus pour affirmer la toxicité des LED[16],[17].
Prix d'achat 
En 2016, le prix à l'achat des lampes à LED reste plus élevé que celui d'une lampe à incandescence halogène (les lampes à incandescence classiques n'étant presque plus distribuées en Europe), à flux lumineux égal, mais sont un bon investissement selon l'UFC-Que Choisir, compte tenu de leur durée de vie et de leur meilleur rendement lumineux[18].
Le rendu des couleurs (IRC) 
celui des lampes à LED est moins bon que celui des lampes fluorescentes, halogènes ou à incandescence. Le plus fréquemment, les LED dites blanches sont des LED bleues dont une partie de la lumière produite est transformée par fluorescence en lumière jaune[19] : le spectre est moins régulier que celui d'une lampe halogène. Dans de plus rares applications, le blanc est reproduit par trois diodes de couleurs complémentaires. Dans le commerce il existe de plus en plus deux type de lampes à leds blanches (« chaud » proche d'un éclairage à halogène et froid proche de la lumière du jour)
Les LED de forte puissance doivent être refroidis 
la dissipation thermique des ampoules à LED est un facteur limitant la montée en puissance de ces dernières. Elles peuvent néanmoins résister à des températures de plus de 100 °C[20] ce qui n'est pas forcement le cas de tout ce qui les entoure.
La lumière bleue 
proche des ultraviolets, peut entraîner des dommages photochimiques sur les cellules humaines non pigmentées, notamment la rétine[21],[22],[23]. Chez des rats dont les pupilles ont été dilatées, on observe une dégradation de la rétine à la suite d'une exposition prolongée (24 h) à une forte intensité lumineuse produite par des lampes à LED ; dans des conditions identiques, les autres sources lumineuses ne conduisent pas à ce résultat[23]. Les paramètres et la validité de ce type d'étude sont toutefois discutés[24],[25] et ne permettent pas une transposition directe des résultats à l'être humain[26],[27],[28],[29],[30]. De plus, la brillance des ampoules LED étant supérieure à celle d'autres ampoules, il est plus désagréable de les regarder directement, ce qui selon Serge Picaud[a] « limite probablement leur toxicité »[22]. Des LED à tons chauds, au spectre appauvri en lumière bleue, ont par ailleurs fait leur apparition. Sébastien Point considère que les travaux pour une meilleure compréhension des effets sanitaires des LED doivent continuer mais qu'en l'état actuel des connaissances, le risque est « bien encadré par les normes photobiologiques »[31],[32],[33], sauf dans le cas d'une maitrise insuffisante des paramètres d'exposition, par exemple dans le cas des lampes torches ou des jouets pour enfants (l’œil de l'enfant collectant plus de lumière que l'œil adulte)[34], ou dans le cadre de certaines pseudo-thérapies comme la chromathérapie[35]. L'affirmation que le spectre des lampes à DEL est plus dangereux pour les enfants que les spectres des technologies plus anciennes (lampes à filament et fluorescentes) est également discutée[36].
La compatibilité électromagnétique (CEM) 
certaines lampes « bas de gamme » peuvent perturber la réception d'émissions électromagnétiques (notamment au regard de la directive 2004/108/CE[37]), ce qui peut occasionner diverses interférences avec d'autres technologies telles que le CPL[38], radios FM[39]etc.

Technologies[modifier | modifier le code]

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Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Directeur de recherche à l'Institut national de la santé et de la recherche médicale, docteur en neurosciences, membre de l'Institut de la vision et du comité scientifique de la Fédération des aveugles et handicapés visuels de France.

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Nikolay Zheludev, « The life and times of the LED — a 100-year history » (consulté le 3 mars 2017).
  2. « LED / DEL », originedeschoses.com, consulté en janvier 2017.
  3. « Le prix Nobel de physique 2014 attribué aux inventeurs de la LED à haute puissance », sur foxled.fr, (consulté le 8 octobre 2014).
  4. (en) « New light to illuminate the world », sur nobelprize.org, (consulté le 7 octobre 2014).
  5. a b c et d [PDF]Voir Efficacité lumineuse page 7, sur europole.net, consulté le 21 mai 2019.
  6. « La véritable histoire de l'ampoule de Livermore », drgoulu.com, .
  7. a et b « Quelle durée de vie réelle pour les ampoules LED ? », sur Natura Sciences (consulté le 27 novembre 2015).
  8. a b c et d « Quelle est la durée de vie des ampoules ? Au moins 110 ans ! », sur abavala.com (consulté le 27 novembre 2015).
  9. a et b « Connaissances de base sur les LED », sur osram.fr (consulté le 27 novembre 2015).
  10. Article sur les bases de la technologie LED, sur le site leclubled.fr.
  11. a b et c « Connaissances de base », sur osram.fr (consulté le 27 novembre 2015).
  12. (en) Oliver Wainwright, « GravityLight: the low-cost lamp powered by sand and gravity », The Guardian,‎ (lire en ligne, consulté le 13 août 2017).
  13. « L'objet du jour : l'ampoule à LED, par Terra Eco », sur LeMonde, (consulté le 24 novembre 2014).
  14. Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail, « Effets sur la santé humaine et sur l’environnement (faune et flore) des diodes électroluminescentes (LED) » [PDF], .
  15. « LED : les recommandations de l’Anses pour limiter l’exposition à la lumière bleue », sur anses.fr, .
  16. Sébastien Point, « LED toxiques: la France ignore-t-elle l’expertise européenne ? », sur European Scientist.
  17. Sébastien Point, « Lumière bleue et valeur limite d’exposition : réponse à l’Anses », sur filière-3e.
  18. « Ampoules LED. Des économies d'électricité à long terme », sur quechoisir.org (consulté le 8 mars 2017).
  19. Nicolas Grandjean, « Les LED blanches », Pour la Science, no 421,‎ , p. 32-38.
  20. LED Osram, une plus longue durée de vie à de hautes températures, sur osram.fr du 3 décembre 2013, consulté le 8 mars 2017.
  21. (en)Blue Light Induces Mitochondrial DNA Damage and Free Radical Production in Epithelial Cells, sur jbc.org, consulté le 6 juillet 2016.
  22. a et b « Le côté obscur des LED », sur sante.lefigaro.fr, (consulté le 12 mars 2017).
  23. a et b « Les LED, pas si inoffensives que ça... », sur Institut national de la santé et de la recherche médicale, (consulté le 18 mars 2017).
  24. « Synthèse : lumière bleue et santé », sur Environnement, Risques & Santé, (consulté le 12 août 2018).
  25. (en) Blue light hazard: does rat retina make relevant model for discussing exposure limit values applicable to humans?, Radioprotection, mai 2019.
  26. « Peur bleue, quand les médias raccourcissent le temps de la science », sur Filière 3e, (consulté le 18 mars 2017).
  27. (en)Some evidence that white LEDs are toxic for human at domestic radiance?, Radioprotection, septembre 2017.
  28. Pourquoi il ne faut pas craindre les LEDs, sur europeanscientist.com du , consulté le 4 février 2018.
  29. La lumière bleue des LED est-elle dangereuse pour les yeux ?, sur ledauphine.com du 25 juin 2017, consulté le 26 avril 2019
  30. Toxicité des ondes bleues : inutile de broyer du noir, sur usinenouvelle.com du , consulté le
  31. Sébastien Point, Lampes toxiques : des croyances à la réalité scientifique, Sophia Antipolis, Book-e-book, coll. « Une chandelle dans les ténèbres », , 62 p. (ISBN 978-2-37246-020-0, présentation en ligne).
  32. Faut-il craindre la lumière bleue des LED ?, sur pseudo-sciences.org octobre/décembre 2018, consulté le 26 avril 2019
  33. Sébastien Point, « Exemple d'utilisation inappropriée des lampes à LED : la chromothérapie » [PDF], sur sfrp.asso.fr, (consulté le 6 janvier 2016).
  34. (en) S. Point, Blue light hazard: are exposure limite values protective enough for newborn infants, Radioprotection, 2018.
  35. (en) S. Point, the danger of chromotherapy, Skeptical Inquirer, juillet-aout 2017
  36. Sébastien Point, « Lumière bleue et jeunes enfants : les LEDs sont-elles plus nocives que les autres technologies de lampes ? », sur European Scientist, .
  37. Directive 2004/108/CE du Parlement européen et du Conseil du 15 décembre 2004 relative ... concernant la compatibilité électromagnétique ..., legifrance.gouv.fr, consulté le 21 juillet 2019
  38. Quand j’allume mes ampoules à LED le CPL (courant porteur en ligne) ne fonctionne plus!, sur deled.pro
  39. Lampes à LED et perturbation radio, sur sonelec-musique.com
  40. a et b (en) Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths: Including Actinides, Elsevier, (ISBN 9780444637055, lire en ligne), p. 89

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Sébastien Point, Lumière bleue : éclairage à LED et écrans menacent-ils notre santé?, Bookebook, coll. « Une chandelle dans les ténèbres », .
  • Laurent Massol, Les LED pour l'éclairage, Dunod, coll. « Technique et ingénierie », .