Éclairage LED – nuances

Points d’article



Dans cet article, nous parlerons en détail de l’éclairage LED, car dans les années à venir, ces lampes seront installées dans la plupart des lampes à l’intérieur et à proximité de nos maisons. Vous découvrirez quels types de lampes LED existent, de quels facteurs dépend la durée de vie d’une lampe LED, comment faire le bon choix.

Éclairage LED - nuances

Par rapport aux lampes domestiques habituelles – à filament et fluorescentes – la plupart d’entre nous en savent très peu sur les équipements électriques à LED. Non, les LED ordinaires sont présentes depuis longtemps dans la vie quotidienne, nous informant de l’allumage d’appareils électroménagers ou scintillantes de lumières colorées sur l’arbre du Nouvel An, mais comment peuvent-elles éclairer une pièce ou une rue – les LED sont si petites? Je propose d’examiner de près l’éclairage LED de tous les côtés, car dans les années à venir, ces lampes seront installées dans la plupart des lampes à l’intérieur et à proximité de nos maisons..

Moins de coûts d’électricité – plus de lumière

Toutes les lampes électriques convertissent l’électricité qui leur est fournie en rayonnement lumineux visible à l’œil humain et mesuré en lumens. Plus l’efficacité lumineuse est élevée, plus ces luminaires sont performants..

Éclairage LED - nuances

Comparons les lampes LED et les « lampes Ilyich ». Deux décennies plus tôt, pour améliorer l’éclairage, les ménages remplaçaient, par exemple, une lampe à incandescence de 100 watts par une lampe plus puissante de 150 à 200 watts, ou installaient des lampes à plusieurs prises, augmentant de toute façon la consommation d’électricité. Le rapport entre l’électricité consommée et l’efficacité lumineuse des lampes à incandescence est de – 1 watt environ 12 lumens. Il est possible d’augmenter l’efficacité lumineuse de ces lampes uniquement en augmentant la température de chauffage du filament de tungstène, mais cela réduira considérablement leur durée de vie déjà courte – une lampe ordinaire de 100 W ne peut pas briller pendant plus de 1000 heures, car le chauffage détruit le filament à incandescence. La seule façon d’augmenter la durée de vie est de réduire le rendement déjà faible, qui ne dépasse pas 15%. Par exemple, en abaissant la valeur d’efficacité à 4% en réduisant la tension consommée par la lampe, vous pouvez multiplier par mille sa durée de vie – mais une telle lampe brillera complètement.

Éclairage LED - nuances

Les lampes LED modernes pour chaque watt d’électricité consommé produisent au moins 100 lumens, l’intensité du flux lumineux qu’elles génèrent dépasse celle des lampes à incandescence d’environ 10 fois. Par exemple, les projecteurs à LED sont plus efficaces et moins gourmands en énergie que leurs homologues à incandescence. L’efficacité lumineuse d’une lampe LED dépend du type et de la température du chauffage LED, des caractéristiques de l’alimentation électrique, ainsi que de sa conception – éléments optiques et diffuseurs de lumière situés sur la base de la lampe.

Éclairage LED - nuances

Pour atteindre une efficacité lumineuse maximale, il ne suffit pas d’équiper une lampe uniquement de LED de haute qualité. Le fabricant doit construire le régime thermique le plus efficace à l’intérieur – si la température des LED dans la région active (la zone de recombinaison d’électrons sur la surface du cristal) augmente de 10 ° C, le flux lumineux d’une telle lampe diminuera de 2,5%. En d’autres termes, une lampe LED qui génère un flux lumineux de 100 lumens, avec un chauffage dans la zone de recombinaison électronique d’environ 25 ° C, après installation dans une lampe fermée peut chauffer dans la zone active à 100 ° C – l’intensité de son rayonnement lumineux dans ce cas diminuera à 80 lumens.

Directivité du rayonnement lumineux. Les lampes à incandescence et fluorescentes, installées dans les luminaires, génèrent un flux lumineux uniforme dans toutes les directions – un tel éclairage peut être focalisé dans une seule direction à l’aide d’un abat-jour ou d’un réflecteur. L’émission lumineuse des LED n’est toujours dirigée que dans une direction, par conséquent, les lampes LED sont équipées d’un élément optique (optique secondaire) qui change la direction linéaire du flux lumineux de chaque LED à l’angle requis, ce qui vous permet d’obtenir une certaine diffusion de la lumière.

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La linéarité du flux lumineux produit par une lampe LED est à la fois un avantage et un inconvénient des lampes de ce type – d’une part, les lumens ne sont pas gaspillés et n’éclairent que les zones nécessaires, ce qui permet d’installer des lampes de faible puissance dans les lampes. D’autre part, la construction d’un éclairage avec des lampes à LED doit être prise de manière particulièrement responsable, car un placement incorrect des appareils d’éclairage entraînera la formation de zones trop éclairées et trop sombres dans la pièce..

Combien de temps durera la lampe LED

Divers fabricants parlent d’une durée de vie de 30 000 à 100 000 heures, c’est-à-dire que dans le premier cas, la lampe durera plus de 8 ans, dans le second – plus de 27 ans, à condition que la lampe soit utilisée quotidiennement pendant 10 heures. Comme mentionné ci-dessus, la durée de vie des lampes LED dépend de caractéristiques similaires de la LED – regardons-les de plus près..

Le premier critère influençant la durée de vie d’une LED est la qualité du cristal LED et l’uniformité de sa structure. Pendant le fonctionnement, le cristal se dégrade pour deux raisons – en raison de multiples violations du réseau cristallin et en raison de la migration des atomes métalliques formant les électrodes.

Conception LED a) construction d’une LED classique: 1 – anode; 2 – cathode; 3 – conducteur; 4 – cristal; 5 – lentille en plastique
b) construction d’une LED puissante: 1 – corps; 2 – conducteur; 3 – dissipateur thermique; 4 – cristal; 5 – lentille; 6 – cathode

Dans les zones du cristal où le réseau cristallin a subi le plus de dommages, l’électricité n’est consommée qu’avec le dégagement de chaleur, c’est-à-dire sans rayonnement lumineux. La cause exacte de ce défaut n’a pas été établie et on pense qu’elle est causée par l’électricité statique..

Les atomes métalliques pénétrant dans la structure cristalline à partir des électrodes provoquent des courants de fuite – le mouvement du courant dans le cristal à travers des inclusions métalliques au niveau atomique, aucune lumière n’est produite. Avec une augmentation du courant et de la température, le processus de pénétration des atomes métalliques dans le cristal de la LED augmente fortement, tandis que le rayonnement lumineux et la tension chutent – une telle LED échouera rapidement. Cet inconvénient est inhérent aux lampes LED « overclockées » bon marché, qui ont une luminosité élevée avec une dissipation thermique insuffisamment efficace – les fabricants peu scrupuleux préfèrent cela, le moyen le moins cher d’augmenter les performances lumineuses de leurs produits en raison de la durée de vie relativement courte du produit.

Cependant, non seulement le fabricant, mais aussi l’utilisateur sont souvent responsables de l’augmentation de la température à l’intérieur de la lampe à LED et, par conséquent, de l’usure rapide. Un radiateur qui évacue la chaleur des LED doit la rejeter dans l’air ambiant ou sur le mur auquel le luminaire est fixé. Si vous installez plusieurs lampes LED dans un plafond suspendu ou fermez leur ampoule avec un matériau très proche, même la lampe de la plus haute qualité surchauffera rapidement en raison du manque d’espace pour la dissipation thermique. À propos, il sera correct d’installer des plafonniers à LED Armstrong dans le faux plafond, réalisés sous forme de panneaux.

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Une mauvaise dissipation thermique pendant le fonctionnement de la lampe LED affecte également le phosphore recouvrant le cristal LED et le système optique intégré dans la LED. Un signe d’usure du luminophore est une teinte bleuâtre du rayonnement lumineux causé par la prédominance du rayonnement direct du cristal. Le système optique, constitué principalement de silicone ou de plastique, perd sa transparence, ce qui réduit le rendement lumineux des LED.

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Il convient de noter que les LED de quatre des plus grands fabricants mondiaux dans ce domaine, à savoir la société japonaise Nichia, le néerlandais Philips, l’américain Gree et l’allemand Osram, ont les performances les plus élevées et la durée de vie la plus longue. En ce qui concerne la durée de vie des lampes à LED, il est à noter qu’elles peuvent générer un rayonnement lumineux pendant plusieurs décennies, mais l’intensité de ce rayonnement diminuera progressivement pour les raisons décrites ci-dessus. Après 25000 heures (lorsque vous travaillez 10 heures par jour – 6,5 ans) de fonctionnement, l’intensité du flux lumineux diminuera de 25-30%, ce qui, cependant, répond aux exigences des normes modernes.

Types de lampes LED

En fonction de leur objectif, les lampes LED sont divisées en lampes de rue, industrielles et domestiques.

Les luminaires d’extérieur à LED émettant de la lumière blanche sont conçus pour éclairer les routes, les parcs et diverses structures architecturales; ils n’ont pas de lampe remplaçable. Leur boîtier a deux objectifs: fournir une protection maximale contre la poussière et l’humidité, ainsi que d’agir comme un radiateur qui évacue la chaleur dans l’atmosphère..

Lampadaires LED

Les luminaires pour bureaux (lumière blanche), logements et installations collectives et ateliers industriels n’ont pas non plus d’éléments remplaçables et n’ont pratiquement pas besoin d’entretien. Ils diffèrent des luminaires de rue en ce qu’ils répondent à des exigences plus strictes en matière de qualité d’éclairage, de rendu des couleurs stable et de conditions de fonctionnement..

Éclairage LED - nuances

Les lampes à LED domestiques (lumière jaune) ont une faible puissance (jusqu’à 20 W), leur conception et leurs caractéristiques répondent à un certain nombre d’exigences en matière de qualité d’éclairage, d’incendie et de sécurité électrique, elles se distinguent par leur aspect décoratif. En règle générale, les luminaires domestiques sont équipés d’ampoules LED remplaçables. Ce groupe de lampes est le plus diversifié dans sa conception et son emplacement d’installation – ils peuvent être encastrés dans le plafond, le sol, les murs, les meubles, suspendus, utilisés pour l’éclairage de table, comme veilleuse, éclairage ponctuel, etc..

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Sélection de la lampe LED

La durée de vie d’une lampe à LED dépend d’un certain nombre de caractéristiques qui y sont incorporées lors de la production.Par conséquent, le nom du fabricant est important lors du choix – c’est-à-dire que seul le critère de prix ne détermine pas sa qualité. Passons au choix – comment ne pas faire d’erreur en achetant une lampe LED pas bon marché du tout?

Le critère de sélection habituel – la puissance de la lampe en watts – n’est pas entièrement indicatif par rapport aux lampes LED, car il ne rapporte que sa consommation d’énergie par unité, et nous avons besoin de connaître la quantité de rayonnement lumineux.

Lampe à LED

L’émission lumineuse, mesurée en lumens (lm), caractérise la capacité d’une lampe donnée à éclairer une pièce. Dans certains cas, le fabricant «oublie» d’indiquer la valeur du flux lumineux sur l’emballage de la lampe, ne citant qu’une comparaison avec une lampe à incandescence d’une certaine puissance – dit-on, cette lampe LED lui correspond pleinement en termes de qualité d’éclairage. Je suggère d’utiliser le tableau ci-dessous pour déterminer la relation entre l’émission de lumière et la puissance de la lampe..

Puissance de la lampe à incandescence (W)Lampe fluorescente, puissance (W)Lampe LED, puissance (W)Flux lumineux (lm), moyen
205-72-3250
4010-134-5400
6015-168-10700
7518–2010-12900
cent25-3012-151200
15040-5018–201800
20060-8025-302500

Il semblerait que ces données soient suffisantes pour faire le choix d’une lampe à LED, mais ce n’est pas le cas – il faut tenir compte du fait que les lampes à LED émettent un faisceau étroit, contrairement aux lampes fluorescentes et à incandescence. Les fabricants élargissent l’angle d’éclairage de la lampe avec un élément optique, indiquant l’angle de divergence du faisceau lumineux sur l’emballage. Si l’angle est de 120 °, cela signifie ce qui suit: le flux lumineux émis par la lampe diminue de moitié lorsque le flux lumineux s’écarte de l’axe central de 60 °. Le diagramme de directivité du rayonnement lumineux avec une divergence de 120 ° est assez large – l’espace sous une telle lampe sera éclairé sur une grande zone avec presque la même luminosité. Les lampes à LED avec un angle de divergence de 20 ° à 30 ° ne conviennent que pour un éclairage de zone (d’accentuation), elles ne conviennent pas pour l’éclairage ordinaire d’une pièce.

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Super, vous pourriez penser, vous devriez choisir des lampes LED avec une divergence de 120 ° – quoi qu’il arrive! L’éclairage grand angle crée un autre problème – une luminosité élevée en grand angle, qui peut causer une gêne aux yeux des ménages. Pour cette raison, les lampes à grand angle de divergence ne peuvent être installées que dans des plafonniers et des appliques dans lesquels l’exigence d’un angle de protection est satisfaite. Laissez-moi vous expliquer: l’angle de protection du luminaire est le plus grand angle auquel la source lumineuse (lampe) elle-même ne tombe pas dans la ligne de visée directe de l’œil humain, c’est-à-dire qu’elle n’éclaire pas les yeux. Le coin de protection dans les luminaires est créé à l’aide d’écrans en treillis, placés à une certaine distance de l’ampoule de la lampe.

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L’indicateur suivant est la température de couleur, ou, en d’autres termes, la tonalité de couleur du rayonnement lumineux généré par une lampe donnée. Si tout était simple avec les lampes à incandescence – leur lumière n’était que jaune, ce n’est pas le cas dans le cas des lampes fluorescentes et LED. Lors du choix d’une lampe, veillez à faire attention à la température de couleur indiquée sur l’emballage en degrés Kelvin:

  • De 2700 à 3500 ° K – la lumière dite « chaude » avec une teinte jaune, similaire au rayonnement lumineux des lampes à incandescence. Dans le même temps, les lampes avec une température de couleur de 2700 ° K émettent une lumière jaune prononcée, mais leur flux lumineux n’est pas si fort, et celles avec une température de couleur de 3500 ° K se distinguent par un rayonnement lumineux plus puissant avec des nuances de jaune plus faibles (elles produisent plus de lumière blanche que de jaune).
  • De 4000 à 5000 ° K – émission de lumière blanche neutre, fournissant un éclairage brillant. Ces lampes sont couramment utilisées dans les bureaux, les entreprises et les institutions publiques;
  • Plus de 6500 ° K – lumière blanche froide à haute efficacité lumineuse. Ce groupe de lampes est uniquement utilisé pour l’éclairage public.

Enfin, faites attention à l’indice de rendu des couleurs (indice de rendu des couleurs) indiqué sur l’emballage de la lampe – sa valeur numérique caractérise à quel point la couleur des objets éclairés par cette lampe correspondra à leur couleur naturelle. La valeur optimale de cet indicateur sera un indice de rendu des couleurs de 70 et plus (ou un degré de rendu des couleurs d’au moins 2A). Les lampadaires peuvent avoir une valeur d’indice inférieure de 60 (ou 2B), mais pas inférieure.

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