Propos recueillis par N. Fauvet (association Accent) auprès de Willy Besset, ingénieur des Fontainiers de Paris à Lapte.

Qu’est-ce qu’une LED ?
« LED » est une abréviation anglaise qui désigne la Diode Electro-Luminescente dont le nom abrégé en français est D.E.L. Une LED est donc d’abord une diode, composant ancien de l’électronique, de type « semi-conducteur » utilisé pour sa propriété de ne laisser passer le courant que dans un seul sens. Si la diode est fabriquée avec certains autres matériaux que le silicium de l’électronique classique, elle devient luminescente : un choix précis de ces matériaux permet de colorer la lumière émise, d’autres adjonctions permettent encore de parfaire les couleurs obtenues.
La faiblesse du rendement des premières D.E.L. les avait cantonnées dans des utilisations connexes à l’électronique où elles ont été longtemps seulement de fidèles voyants en remplaçant avantageusement les ampoules incandescentes classiques, car la diode étant un composant électronique, elle en a la durée de vie, soit 50 à 100 000 heures.
Au mieux, au début de ce siècle parvenait-t-on à réaliser des éclairages pâlots ou des appareils de balisage en utilisant de grosses quantités de diodes à la fois… Pour lire la suite de l’article, cliquer sur les trois points ci-après
Comment en est-t-on venu à penser que les diodes pouvaient devenir des sources d’éclairage ?
Il a fallu un certain temps pour que l’idée vienne que la diode pourrait s’améliorer et constituer le moyen de transformation le plus direct de l’électricité en lumière : du feu des cavernes à la bougie et jusqu’à l’ampoule incandescente, l’humanité c’était presque toujours somme toute éclairée avec le feu, si l’on met à part l’éclairage fluorescent. Et voilà enfin une solution simple qu’il faut seulement améliorer en étant convaincus à priori de la possibilité et de l’échelle gigantesque de cette amélioration.
Quelles autres caractéristiques générales des diodes doit-on signaler ?
D’abord, depuis peu les diodes se sont hissées en termes de rendement au niveau des meilleurs procédés modernes : en blanc nous en sommes à 90 lumens par Watt ce qui nous rapproche des sources fluorescentes qui ne progressent plus et qui est huit fois mieux que ce que nous donnent les sources incandescentes, alors que des progrès importants s’observent encore d’un jour à l’autre.
On a signalé la durée de vie des diodes, disons 50 000 heures (pour les ampoules incandescentes il s’agit de 1 000 à 1 500 heures). A ce terme très long, la diode n’est pas ruinée et donne encore 75% de son rendement initial elle est donc encore allumée.
Disons encore, et cela sera assez déterminant, que la diode chauffe peu du fait de son bon rendement, mais encore ne chauffe pas comme toutes les ampoules du côté de la lumière émise, mais derrière, à l’opposé, si bien qu’il est très aisé d’y adapter des optiques très proches et donc comme la diode, très petites, pour focaliser la lumière avec précision ; ceci augmente beaucoup le rendement résultant dans certaines applications.
Ensuite, les diodes peuvent être de toutes les couleurs et en changer immédiatement (diodes RVB : Rouge, Vert, Bleu comme la télévision juxtaposant trois diodes très proches). En version « blanche » elles donnent des blancs dont il est possible d’ajuster exactement la « température » (plus ou moins bleu ou au contraire jaune) lors de la fabrication ou encore de mélanger des diodes chaudes et froides pour se réserver un réglage ultérieur ou une variation programmée de la température de couleur.
Il est donc possible avec les diodes de réaliser des luminaires qui émettent une lumière blanche riche de nombreuses couleurs, ce qui permet de révéler toutes les couleurs des objets éclairés en s’approchant au mieux de la qualité de la lumière du jour, (ou de l’éclairage aux halogènes qui donne les meilleurs résultats actuellement).
Les diodes sont-elles alimentées par des courants électriques classiques ?
Pas du tout et loin s’en faut ! Individuellement une diode peut être alimentée en courant continu (pile par exemple) en prenant soin de bien régler la tension à ses bornes et le courant qui la traverse (intensité). Pour faire varier la puissance d’éclairage (faire de la gradation), il faut lui apporter un courant hachuré à 250 périodes par seconde au moins et modulé en rapport cyclique c’est-à-dire que l’on y fait varier dans chaque période le temps de marche par rapport au temps total… La réalisation de tels courants adaptés aux diodes dans les divers cas de commande fait appel à des appareils électroniques très sophistiqués et encore assez rares.
Autrement dit, faire varier la tension par exemple n’a qu’un effet partiel de gradation qui n’est pas linéaire pouvant être dangereux pour la diode.
Notons que les courants d’alimentation des ensembles de diodes, de l’ordre de 25 volts, restent dans le domaine des très basses tensions (<50V), ce qui est un gage de sécurité remarquable.
Souvent livrées en ruban (« Strip ») les diodes sont accompagnées tout au long de ceux-ci de nombreux composants électroniques (transistors, résistances…) qui assurent le maintien des caractéristiques d’alimentation optimales.
Pour les diodes RVB, on commande également séparément chaque couleur, ce qui donne lieu à la large gamme (infinie) de couleurs résultantes indiquée.
Dans ces conditions, et l’on doit mettre là en valeur une dernière caractéristique remarquable des diodes modernes, qui est que celles-ci ont une agilité extraordinaire à l’allumage, à l’extinction et à la variation, si bien que l’on peut les piloter dans toutes les acrobaties possibles et même pour faire de la stroboscopie, sans aucun courant d’appel !
Tout cela semble assez miraculeux, mais quels sont les avantages des diodes par rapport aux ampoules incandescentes et fluo compactes ?
Rappelons-nous que le nom officiel de la lampe fluo compacte est : Lampe Basse Consommation (LBC), ce qui est assez maladroit et n’indique en rien la technologie de la lampe !
Nous devons pour être plus complets examiner ce tableau : les divers types de sources modernes à usage domestique y sont envisagés en distinguant les ampoules aux halogènes des ampoules incandescentes simples.
(Certaines sources professionnelles (iodures…etc.) ont de très bonnes caractéristiques mais ne sont pas citées ici)
Tableau comparatif des sources d’éclairage domestique.
Types de sources Rendement en Lumens/Watt Durée de vie Qualité de lumière Délai d’allumage Commentaires
Incandescentes simples 10 à 15 1 000 à 1 500 Choix de températures Court En voie de disparition…
Incandescentes halogènes 14 à 20 1 000 à 2 000 Plutôt froide, lumière de qualité Court Une belle lumière en général avec encore un trop faible rendement
Tube fluo 60 à 100 (pour toute la périphérie) 9 000 Choix étroit de températures Long avec appel de courant Solution économique applications plutôt professionnelles
Lampes Basse Consommation = L.B.C. = fluo compactes 60 8 000 Plutôt chaude Long avec appel de courant Solution « actuelle » très adaptée aux luminaires existants
Diodes en général 40(RVB) à 90 (blancs) 50 000 à 100 000
(non ruinée) Choix très large de températures et lumière de qualité + couleur + stroboscopie Immédiat Solution la meilleure, les luminaires sont à adapter, les prix sont encore élevés

Il est clair ici que dans toutes les colonnes les diodes sont en tête des performances alors qu’elles sont encore très loin actuellement de leurs capacités maximales attendues.
Mais nous parlons ici des meilleures sources connues, or les sources à diodes disponibles facilement pour le grand public que l’on trouve sous « blister » dans les magasins de bricolage sont encore gravement moins performantes et généralement décevantes , si elles sont toutefois bien adaptées aux appareils existants car utilisant les mêmes formes et culots que les ampoules classiques, (on parle alors de « relamping »).
Mais enfin, la LED se prête-t-elle à l’éclairage domestique ?
Oui, trois fois oui, les meilleures D.E.L. d’aujourd’hui s’y prêtent bien et permettent des éclairages d’un confort inégalé, variable en fonction des situations dans la journée et des lieux, économes de ce fait en énergie, capables d’une exacte modulation, etc.
Mais des obstacles se dressent encore entre nous tous et les diodes :
- le coût assez élevé des diodes elles-mêmes,
- le coût et la complexité des équipements de commande et des alimentations indispensables pour tirer tous les profits que l’on peut attendre des sources,
- la nécessité de créer des luminaires nouveaux pour les diodes, ou par exemple d’adopter des éclairages en corniche, du fait que la mise sous la forme d’ampoules classiques des diodes ne constitue pas une solution durable mais une simplification provisoire permettant de s’adapter aux luminaires existants et de conserver les tensions d’alimentation domestiques habituelles.
Dans une conception globale de maison moderne, les tableaux électriques, les câblages, les boutons de commande seront entièrement originaux et ne ressembleront que de loin à ce qui se fait aujourd’hui : les électriciens vont devoir s’adapter! Il n’y a pour l’instant pas de proposition matérielle globale à cet égard.
Donnons deux exemples :
- des chaînes d’hôtels commencent à équiper leurs chambres de dispositifs d’éclairage à diodes, si bien que le client choisit à tout instant un éclairage exactement adapté à son activité du moment, il y a pour ces hôteliers d’importantes économies à faire sur l’énergie et aussi sur la main d’œuvre de changement des ampoules !
- si dans un couloir un peu long vous placez un éclairage à diodes au plafond, chaque luminaire étant muni d’un détecteur de présence crépusculaire, vous pouvez, en fonction des déplacements des visiteurs, mettre en marche graduellement chaque appareil qui ne consommera juste que l’énergie utile à la sécurité du déplacement de chacun…ceci est impossible avec des fluo compactes et serait fort désagréable !
Vous nous dites que finalement on ne passe pas simplement de la fluo compacte à la LED.
On fait ce passage aisément si on se contente d’utiliser les ampoules à diodes qui fleurissent partout et qui prennent l’aspect des ampoules anciennes comme les fluo compactes qui ont facilement pu se glisser dans la peau des vielles ampoules !
Mais aujourd’hui le compte n’y est pas du point de vue des puissances lumineuses, les très mauvaises diodes utilisées actuellement pour ce type de « copies » restant coûteuses, même si il est certain que les désagréments des fluo compactes sont alors évités. Soyons confiants toutefois dans une évolution rapide de tout ceci qui viendra amender ce qui vient d’être dit.
En réalité personne ne se presse trop pour trouver une solution de remplacement à la très contestée lampe fluo compacte : l’industrie de la filière a trop investi dans les usines qui les fabriquent.
Avez-vous toutefois des conseils techniques à nous donner pour optimiser l’éclairage intérieur avec des LED selon les pièces ?
Il n’a pas encore été dégagé une doctrine du nouvel éclairage, sauf par exemple de façon très marginale pour les hôtels. Il y aura à terme, deux types de groupes de diodes, ceux qui se prêteront à une intégration simple dans des appareils existants avec plus ou moins de modification du courant d’alimentation et des modalités de commande et ceux qui donneront naissance à de nouveaux luminaires, avec câblages et commandes harmonisées aux sources pour en tirer le meilleur parti. On peut dire que l’exploitation des qualités des diodes indiquées plus haut sera garante des meilleurs résultats d’éclairage, de confort et d’économie. Disons également que les dispositifs d’alimentation des diodes sont pérennes par rapport à la certaine évolution future de celles-ci ; aucune impasse technologique ne sera crée.

Vous avez utilisé les diodes pour éclairer les fontaines, pourquoi ?
Tout simplement parce que nous avons constaté depuis très longtemps que les dispositifs classiques à lampes incandescentes étaient obsolètes à tous points de vue, dans le milieu hostile des fontaines !
Les diodes nous donnent la compacité, la précision optique, la couleur, la stroboscopie, la coïncidence exacte entre la source d’éclairage et l’axe des jets, les économies d’énergie, la possibilité de programmer des effets à l’infini, de s’adapter à la saison ou à l’actualité, etc.
Il a tout de même fallu créer de toutes pièces des appareils tout à fait spécifiques, on retrouve là la contrainte de création de luminaires évoquée à propos des applications domestiques…

Que peut-on dire au niveau sanitaire de l’utilisation des LED ?
Nous ne savons rien à priori à ce sujet. Disons que la diode est un composant très classique et très banal de l’électronique qui est de longue date présent partout ; le fait qu’elle soit ici électro-luminescente ne change rien, sauf qu’il n’est pas recommandé de la regarder directement en face !
Contrairement à sa « concurrente » fluo compacte qui met en œuvre des courants de haute tension, il n’est pas connu que la diode émette des champs électromagnétiques au-delà de ce que n’importe quel circuit électronique émet habituellement.
Au niveau écologique et énergie grise, la LED est elle énergivore à la production et comment se recycle-t-elle ?
Une réponse identique va être donnée ici, la D.E.L. est dans la même filière de fabrication et de recyclage que les composants électroniques de type semi-conducteur lorsque la fluo-compacte et les tubes fluo qui contiennent du mercure de façon très exposée dans un contenant étendu demandent des égards lors du recyclage et posent des problèmes de sécurité si elles se brisent.
Pour l’énergie grise, au-delà de ce qui vient d’être dit, nous ne disposons encore pas de chiffres exacts, mais si l’on regarde le rapport puissance en lumens/ poids en Newton d’une diode on voit bien que les diodes sont minuscules devant la fonction qu’elles réalisent ; elles sont composées de métaux fondus tout simplement et l’énergie grise de leur fabrication n’est, au prorata de leur poids, pas plus grande que celle des punaises !

Stroboscopie : méthode d’observation des objets animés d’un mouvement périodique rapide.

infos supplémentaires « La vérité sur les ampoules basse conso » dans le Science et Vie de sept 2009.

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