CahierTECHNIQUE - Association Française de …

1 SEPTEMBRE/OCTOBRE 2008 LUX N 24947 Les LED en clairagepublic : mythe ou r alit ?La LED ne n cessitant aucune optique ou juste unsimple collimateur, de nombreux int grateurs nonprofessionnels se sont engouffr s dans ce nouveaumarch pour vendre des solutions non adapt esaux besoins des collectivit s. R sultat : beau-coup de d ceptions et de d bats autour de ceproduit. Si elle est parfaitement au point pourde nombreuses applications, rectifier certainesid es re ues sur cettetechnologie en constante volution s impose, en par -ticulier dans le domainede l clairage ET L , on commence voir quelques projets d clairage public ser aliser en luminaire LED avec, toujours, beaucoup de d ceptionset un d bat souvent biais . De nombreuses fausses bonnes infor-mations sont colport es et expliqu es aux clients : les LED ont unedur e de vie de 100 000 h, avec la LED pas d entretien, seule la LEDpeut permettre de r aliser des conomies d' dans le m me temps, on occulte les questions essentielles.

2 Personne ne parle de chute de flux, de qualit de lumi re, du respectde la norme d clairage public EN 13 201, d'uniformit d' clairementet/ou de luminance, encore moins de confort visuel et de respect ducontr le des nuisances lumineuse (valeur de l ULOR)Concevoir une optique performante pour lampes d charge demandedes investissements colossaux et une technologie r serv e auxconstructeurs dignes de ce nom alors que la LED ne n cessite pasd optique ou bien alors un simple collimateur fourni par le fabricant ;de ce fait elle a permis beaucoup de non-professionnels int grateursde LED de se croire fabricants de luminaires et clairagistes, et beau-coup de commerciaux peu scrupuleux de surfer sur la vague dud veloppement durable pour vendre aux clients des solutions nonadapt es leurs besoins et d un co t annuel d exploitation et de main-tenance prohibitif.

3 N oublions pas qu un client d u par les LED est unclient qui n en installera plus jamais, ce qui sera tr s p nalisant dans5 ou 10 ans lorsque ce produit sera allons tenter de r tablir quelques v rit CHARDIGNYPR SIDENTDE LA DIVISION CLAIRAGE EXT RIEURDU SYNDICAT DE L CLAIRAGEPHOTO DR48 LUX N 249 SEPTEMBRE/OCTOBRE 2008 Flux lumineux et efficacit lumineuse des LED Le flux et l efficacit lumineuse des LED d pendent de plusieursfacteurs :1. Le lot de fabricationExemple pour les teintes froides : 5 % de la production 100 lm mini soit 83,3 lm/W 15 % de la production 90 lm mini soit 75 lm/W 40 % de la production 80 lm mini soit 66,7 lm/WL achat des LED selon un lot particulier est possible, mais avec unsurco t (suivant un tri s lectif appel binning ).2. La temp rature de couleur Le flux lumineux d pend de la temp rature de couleur elle-m me fonc-tion du taux de phosphore Teintes froides : Fmax Teintes neutres environ 7 % de Fmax Teintes chaudes environ 35 % de Fmax3.

4 La temp rature de jonctionExemple pour une teinte froide 100 lm mini pour Tj = 25 C Chute de 8 % pour une Tj = 60 C Chute de 16 % pour une Tj = 100 CConclusion :pour l clairage ext rieur, on peut retenir les conditions defonctionnement suivantes : Tj = 80 C pour des conditions conomiques, les luminaires doiventrester dans des dimensions et des co ts raisonnables soit une chutede flux moyenne de 10 % Utilisation des lots 90 lm mini soit une valeur moyenne de flux de95 lm Fonctionnement aux conditions nominales de courant, soit 350 mANous utiliserons donc les valeurs suivantes : LED froide. Flux la mise en service 95 lm x 0,9 = 85,5 lm, soit71,3 lm/W LED neutre. Flux la mise en service 88,4 lm x 0,9 = 79,6 lm, soit66,3 lm/W LED chaude. Flux la mise en service 61,75 lm x 0,9 = 55,6 lm,soit 46,3 lm/WPertes de flux dues aux collimateursLes LED utilis es brutes ont une ouverture de faisceau de 140.

5 Dans la majeure partie des utilisations en clairage ext rieur (saufbalisage) on doit donc utiliser des collimateurs pour obtenir un fais-ceau de 10 , 30 ou 60 afin d obtenir une photom trie adapt e auprofil d implantation sur une voie de circulation. On peut estimer quela perte de flux moyenne due la pr sence de collimateurs est de15 % 20 %.Conclusion :nous pouvons retenir une perte de flux due aux collima-teurs de 17,5 %.Dur e de vie des LEDLa dur e de vie des LED d pend :1. de la temp rature de jonction Tj 2. des couleurs LED Groupe 1 : LED blanche, bleue, verte Groupe 2 : LED rouge et ambre3. des hypoth ses de calcul retenues Taux de mortalit retenu : exemple 20 %Chute de flux retenue : exemple 30 %Dans cette hypoth se la dur e de vie se lit sur la courbe B20L70, soit60 000 heures pour les LED Groupe 1.

6 Comparatif conomique ( clairage d une voie de largeur 5 m ; m ts de hauteur 5 m ; clairement demand : 15 lux d pr ci s)SourcesPuissancePuissancePuissanceEspa cementNombrePuissancePrixCo tPrixCo t lampeAppareillagetotalemaximalluminaire install ekW/hconsommationlampeMain d uvre par kmpar kmannuelle( )Unit sWWWmkW/km SHP7012,382,323,642,43,490,101 394,92 13,75 21,00 HIT7012,382,31952,64,330,101 732,63 36,90 21,00 COSMOPOLIS6066621,247,23,110,101 245,28 54,90 21,00 LED SOLUTION 1 CU = 0,36 LED froide 114427,6171,61662,510,730,104 290,00 370,00 63,00 LED neutre 114427,6171,614,967,111,520,104 606,71 370,00 63,00 LED chaude 114427,6171,610,496,216,500,106 600,00 370,00 63,00 LED SOLUTION 2 CU = 0,50 LED froide 214427,6171,622,344,87,700,103 078,03 370,00 63,00 LED neutre 214427,6171,620,748,38,290,103 315,94 370,00 63,00 LED chaude 214427,6171,614,469,411,920,104 766,67 370,00 63,00 NB : Flux LED.

7 Impossible de remplacer les LED s par ment. Il faut remplacer l ensemble du bloc : Co t lampe et co t main d uvre selon s rie de prix d un syndicat d 2008 LUX N 24949 Conclusion :en clairage ext rieur, compte tenu des garanties apporter aux clients et des conditions de fonctionnement quelquefoisdifficiles (variations de temp rature, humidit , vibrations etc.) et bienque th oriquement ces l ments n affectent pas la dur e de viedes LED, nous ne pouvons raisonnablement pas garantir une dur ede vie de 60 000 heures. On peut retenir comme dur e de vie utilegarantie : Luminaires routiers, d coratifs ou projecteurs : 35 000 heures ; Luminaires encastr s de sol : 25 000 de flux des LEDLa chute de flux des LED est estim e partir de tests et de calculs enlaboratoires tablis sur une dur e de 8 000 heures.

8 Cette chute de fluxd pend des conditions de fonctionnement : courant de fonctionnementet temp rature de jonction Tj. On peut estimer qu 35 000 heures lachute de flux est d environ : 20 % avec une Tj = 55 C ; 25 % avec une Tj = 85 C ;CahierTECHNIQUET ableau 2. Comparatif photom trique selon EN 13 201 ( clairage d une voie de largeur 5 m - M ts de hauteur 5 m - clairement demand : 10 lux d pr ci sSourcesPuissance Flux lm/WDur e Chute fluxChute flux Facteur de clairement clairementCoefficientEspacementlampelumi neuxde vie lampeluminaired pr ciationd pr ci mise en serviced utilisationN cessaireutileIP65globaleEN 13201 Unit sWlmhKKKLuxLuxKmSHP70660094120000,860,82 0,70521014,20,3623,6 HIT7063009080000,720,900,6481015,40,3619 ,0 COSMOPOLIS606850114120000,800,820,656101 5,20,3621,2 LED SOLUTION 1 CU = 0,36 LED froide 1144937465,1360000,750,650,48751020,50,3 616,0 LED neutre 1144871260,5360000,750,650,48751020,50,3 614,9 LED chaude 1144607742,2360000,750,650,48751020,50,3 610,4 LED SOLUTION 2 CU = 0,50 LED froide 2144937465,1360000,750,650,48751020,50,5 22,3 LED neutre 2144871260,5360000,750,650,48751020,50,5 20,7 LED chaude 2144607742,2360000,750,650,48751020,50,5 14,4NB.)

9 Flux W de LED = 40 LED de 3,6 WColdFlux 71,3 lm/W. Absorption collimateurs = 17,5 % - 50 % de LED avec collimateur flux moyen = 65,1 lm/WNeutralFlux 66,3 lm/W. Absorption collimateurs = 17,5 % - 50 % de LED avec collimateur flux moyen = 60,5 lm/WWarmFlux 46,3 lm/W. Absorption collimateurs = 17,5 % - 50 % de LED avec collimateur flux moyen = 42,2 lm/WPrix lampeCo t Co t Co t cart+ main maintenancemaintenanced exploitationd uvresur 36 000 hannuelle annuellesur 4 000 hsur 4 000 h %34,75 104,25 17,38 1 412,29 10 %57,90 260,55 43,43 1 776,06 38 %75,90 227,70 37,95 1 283,23 Base433,00 433,00 72,17 4 362,17 240 %433,00 433,00 72,17 4 678,88 265 %433,00 433,00 72,17 6 672,17 420 %433,00 433,00 72,17 3 150,19 145%433,00 433,00 72,17 3 388,11 164%433,00 433,00 72,17 4 838,83 277%PHOTO DRUne des plus spectaculaires applications de l clairage par LED.

10 La mise en lumi re du N 249 SEPTEMBRE/OCTOBRE 2008 30 % avec une Tj = 100 est identique quelle que soit la couleur des :en clairage ext rieur, compte tenu des garanties apporter aux clients (mesures d clairement contractuelles), onretiendra comme chute de flux r elle : 15 % 25 000 heures ; 25 % 35 000 rature de couleurLes LED ne sont pas des lampes mais des composants temp rature de couleur proximale Tcp. des LED est r partie en troisfamilles :1. Les LED froides : plage de 4 500 K 10 000 K ; moyenne 5 500 Les LED neutres : plage de 3 500 K 4 500 K ; moyenne 4 100 Les LED chaudes : plage de 2 670 K 3 500 K ; moyenne 3 200 fabrication est r partie en lots, ou bins , qui ont une plage devariation de + ou 150 K. L achat des LED selon un bin parti-culier est possible, mais avec un surco t et apr s validation du four-nisseur.