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Ampoule LED ... kesako ?

L'ampoule à diode électroluminescente, ou ampoule à LED, est un type d'ampoules électrique qui utilise des diodes électroluminescences.

Une diode électroluminescente, abrégée sous les sigles DEL ou, plus couramment, LED (pour light-emitting diode) est un composant électronique capable d'émettre de la lumière lorsqu'il est parcouru par un courant électrique. Une diode ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens. Elle fait partie de la famille des composants optoélectroniques.

Les diodes électroluminescences étaient surtout utilisées pour réaliser des voyants lumineux en raison de leur tension d'alimentation adaptée à l'électronique et leur longue durée de vie (témoin de veille ou de fonctionnement d'appareils électriques, signalisation...), mais avec les progrès techniques récents, elles peuvent maintenant aussi servir à éclairer.

Fonctionnement

Une ampoule à incandescence classique éclaire grâce à un filament de tungstène porté à très haute température. Le rendement lumineux est particulièrement faible, environ 10 % de l'énergie est convertie en lumière, le reste est dissipé en chaleur. La montée en température du filament se fait rapidement, entrainant une usure et un risque de destruction du filament (ampoule qui « claque »).

Une ampoule constituée de LED produit de la lumière par électroluminescence d'un semi-conducteur, le rendement est bien plus intéressant sans toutefois atteindre celui des phénomènes de fluorescence (tubes fluorescents, ampoules fluocompactes dites « ampoules économiques »). La durée de vie des LED est nettement plus importante que pour ces deux derniers types d'ampoules.

Rendement lumineux

Le rendement lumineux est le rapport du flux lumineux émis par la puissance électrique consommée. Il s'exprime en lumens par Watt (lm/W). Ce paramètre permet de comparer l'efficacité de la conversion de l'énergie en lumière visible des diverses sources de lumière.

Selon les types de LED, le rendement lumineux est variable. Généralement compris entre 20 et 80 lm/W, il dépasse parfois les 100 lm/W. Une grande différence dans les performances est présente selon la la puissance, la température de couleur et la fabrication. Le rendement lumineux des LED blanches de dernière génération est supérieur à celui des ampoules à incandescence mais aussi à celui des ampoules économiques. Le spectre de la lumière émise est presque entièrement visible. Contrairement aux ampoules à incandescence et aux ampoules à décharge, les diodes électroluminescentes n'émettent quasiment pas d'infrarouge.

Luminosité

L'intensité lumineuse des diodes électroluminescentes est assez faible, mais suffisante pour la signalisation sur tableau, ou pour les feux de circulation. Les LED bleues sont également suffisamment puissantes pour signaliser les bords de route, la nuit, aux abords des villes. Le bâtiment du NASDAQ, à New York possède une façade lumineuse animée entièrement réalisée en LED.

Des LED super lumineuses ont vu le jour à la fin du XXe siècle. Au début du XXIe siècle, des rendements aux alentours de 130 lumens par watt sont atteints avec ces types de technologies. Pour comparaison, les ampoules à filament de 60 W atteignent 14 lumens par watt.


Points forts et faiblesses

    Avantages
  • Excellente résistance aux chocs, écrasement et vibrations
  • Très faible consommation électrique grâce à un très bon rendement.
  • Durée de vie beaucoup plus longue qu'une ampoule à incandescence classique ou même qu'une ampoule fluorescente (50000 à 100000 heures contre 6000 à 15000 heures pour les fluorescentes et au maximum un millier d'heures pour les lampes à incandescence).
  • Les LED atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale ceci contrairement aux ampoules fluorescentes.
  • Les LED classiques ne chauffent presque pas et ne brûlent pas les doigts. Les LED de puissance supérieure à 1W, il faut prévoir une dissipation de la chaleur sans quoi la diode sera fortement endommagée voire détruite du fait de l'échauffement. En effet, une diode électroluminescente convertit environ 20% de l'énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur.
    Inconvénients
  • En 2010, le prix à l'achat des LED reste encore plus élevé que celui des ampoules classiques à luminosité égale, ceci devrait changer rapidement compte-tenu du développement des ventes.


Utilisation des diodes électroluminescentes blanches

- L'amélioration du rendement des LED permet de les employer en remplacement d'ampoules à incandescence ou fluorescence, à condition de les monter en nombre suffisant:
- LED noyées dans le bitume pour la matérialisation des pistes la nuit ou par temps de brouillard.
- Signalisation portative individuelle (piéton, cycliste).
- Éclairages de secours, éclairage de courte portée portatif.
- Feux de signalisation automobile ou motocycliste (clignotant, veilleuses, feux de position).
- Depuis 2007, Audi et Lexus bénéficient de dérogations de la Commission européenne pour commercialiser des modèles munis de feux avant à base de LED.
- Plusieurs villes remplacent leur éclairage public par des LED dans le but de diminuer leur facture d'électricité et la pollution lumineuse du ciel (éclairage dirigé vers le bas). Le recours aux LED est aussi courant dans les feux tricolores. L'exemple de Grenoble est le plus souvent cité: la ville a réalisé son retour sur investissement en trois ans seulement. En effet, les LED permettent des économies d'énergie, mais ce sont surtout les coûts de maintenance qui baissent, du fait de leur robustesse.
- Lampes de poche à piles ou accumulateur à génératrice de recharge incorporé.
- Lampes de balisage des jardins alimentées par panneau solaire.
- Depuis peu, les LED sont utilisées pour réaliser des écrans vidéo de très grande taille (plateaux TV salon dans des grands halls, stade...)
- Le rétroéclairage de l'écran par des diodes électroluminescentes permet de fabriquer des écrans plus fins, plus lumineux, ayant une étendue colorimétrique plus importante et plus économes que son prédécesseur ACL à rétroéclairage par tube fluorescent (technologie CCFL). À noter que les constructeurs restent assez flous sur le fait que les LED dégagent plus de chaleur.

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