Problèmes techniques d'éclairage LED

L'éclairage à semi-conducteurs avec des diodes électroluminescentes, ou LED, fournit cinq à 10 fois plus d'éclairage par watt que les ampoules à incandescence, voire plus. Les LED ont une durée de vie utile de plusieurs dizaines de milliers d'heures, plutôt que les milliers environ offertes par les ampoules à incandescence. Et les LED offrent un contrôle précis du flux lumineux, contrairement aux ampoules à incandescence, qui diffusent leur lumière dans toutes les directions.

Toutes ces caractéristiques se traduisent par des avantages de performances significatifs pour les LED, mais cela ne signifie pas qu'elles sont sans problèmes. Ils peuvent avoir des problèmes de couleur, la sortie peut se dégrader avec le temps et les LED doivent être refroidies. La défaillance de l'un des nombreux composants du luminaire LED peut entraîner la défaillance de l'ensemble de la LED. L'industrie, le gouvernement et les universités se sont penchés sur ces problèmes, entraînant une croissance explosive de la disponibilité des LED pour l'éclairage général.

Le caractère et la couleur de la lumière qui sort de votre ampoule à incandescence dépendent de la température du minuscule filament à l'intérieur. Même si un filament est construit différemment d'un autre, il sera toujours chauffé à peu près à la même température et émettra à peu près la même couleur de lumière. Ce n'est pas le cas avec les LED.

Les LED sont construites un peu comme des puces informatiques, avec des couches de matériaux semi-conducteurs déposées avec précision. De minuscules changements dans l'épaisseur des couches peuvent changer la couleur de la lumière LED. De plus, la plupart des LED à lumière blanche ont une autre couche appelée phosphore. De minuscules changements dans le phosphore entraîneront également des changements de couleur qui peuvent rendre une LED blanche bleuâtre tandis qu'une autre semble rougeâtre et une autre jaunâtre.

Chaque source lumineuse se dégrade avec le temps. Même vos ampoules à incandescence changeront de couleur et s'assombriront en vieillissant, mais elles se cassent complètement avant que ces effets ne deviennent trop perceptibles. Les LED s'assombrissent et changent de couleur à mesure qu'elles vieillissent également. Au cours de leur durée de vie, l'exposition à la chaleur et à la lumière provoque des modifications physiques et chimiques des LED et des phosphores qui modifient l'éclairage. Étant donné que les LED durent 25 à 50 fois plus longtemps que les lampes à incandescence, ces effets deviennent apparents.

Les LED sont bien plus efficaces que les ampoules à incandescence. Les ampoules à incandescence transforment 5 à 10 % de leur électricité en lumière, tandis que les LED convertissent environ la moitié de leur électricité en lumière. Le reste de cette énergie - la partie gaspillée - se transforme en chaleur. Les ampoules à incandescence se débarrassent de cette chaleur en l'émettant sous forme de rayonnement infrarouge invisible - c'est pourquoi votre main est chaude devant une ampoule à incandescence. Les LED n'émettent pas beaucoup de rayonnement infrarouge.

Les LED génèrent toujours de la chaleur, elle doit donc être évacuée par une autre méthode. Les LED doivent être connectées à des dissipateurs thermiques pour éloigner l'énergie thermique de la LED, puis les dissipateurs thermiques doivent être conçus pour éliminer cette chaleur d'une manière ou d'une autre. Si les LED ne sont pas refroidies, elles se dégradent très rapidement, puis tombent en panne complètement.

Lorsque vous achetez une lampe à incandescence, vous pouvez la brancher dans une lampe de bureau, une applique murale ou un plafonnier encastré - elle fonctionnera n'importe où. C'est une autre histoire pour les LED. Une source lumineuse à LED comprend bien plus que la LED elle-même. Il contient également le dissipateur thermique et l'électronique du pilote - un ensemble de circuits qui convertit les 120 V de la prise en une tension continue que la LED peut utiliser. Pour qu'une LED fonctionne correctement, la LED elle-même, le phosphore, le dissipateur thermique et l'électronique doivent tous être sans défaillance. Si vous avez déjà vu un feu de circulation à LED avec une tache sombre au milieu, vous n'avez pas vu de LED défaillante; vous avez vu un package électronique LED défaillant. Étant donné que les LED elles-mêmes peuvent durer plusieurs dizaines de milliers d'heures, les autres éléments du boîtier doivent également être conçus avec ce type de durée de vie - un défi technique.

Au début des années 2000, tous ces problèmes - et quelques autres - étaient des problèmes techniques pour l'éclairage LED. Le travail coordonné des entreprises, des universités et du gouvernement a considérablement amélioré la situation. Il existe maintenant des ensembles de normes de conception et de test. Bien que les consommateurs ne veuillent probablement pas se perdre dans les détails des procédures de test, ils peuvent faire un pas simple en vérifiant que les produits LED qu'ils achètent portent une étiquette « Lighting Facts ». Seuls les fabricants qui suivent les procédures de test sont autorisés à utiliser l'étiquette.