Technologie LED

[fredlarun]

Salut

On trouve maintenant des éclairages Led "Daylight" et "Warm light" 

En dehors du spectre d'émission, est ce que ce sont des Leds différentes ou les Warm, la même techno dans une version "filtrée" des Day... 

[Alhajoth]

@fredlarun Je penche pour la seconde solution.

J'ai souvent lu que les LED sont par nature émissives dans le bleu.

[Hans Gruber]

Bonjour

 

Les led sont identiques à la base. Elles sont basées sur l'utilisation de nitrure de gallium et produisent du bleu.

Cette lumière traverse une couche (le luminiphore) qui va modifier la longueur d'onde des photons bleus par phénomène de fluorescence et produire du jaune, donc ce n'est pas à proprement parler un "filtre".

En faisant varier l'épaisseur du substrat on modifie la proportion de bleu : Une couche plus épaisse donne une lumière plus "chaude", mais étant donné que l'on converti un photon bleu en photon jaune la différence d’énergie chauffe le substrat.

Dans certains cas le substrat est légèrement teinté d'orange pour modifier la teinte de la lumière produite, au prix d'une perte de rendement conséquente.

 

[fredlarun]

Merci pour ces réponses. 

[leguenp]

https://www.lighting.philips.ca/consumer/long-lasting-led-lights/warm-white-led-bulbs

WARM LIGHT = 2700 K

DAYLIGHT = 6500 K (lumière du jour donc du Soleil)

[morbli]

Au début des diodes led (dans les années 80), elles étaient rouges, vertes voire jaunes , epicetou... 

A l'époque on disait que la techno ne permettait pas autre chose. On s'en servait pour faire des voyants indicateurs. 

Puis sont arrivées les led bleues. Et surtout les leds à haut rendement permettant d'éclairer. 

Qu'est ce qui a permis cette évolution technologique ? 

Modifié 26 août 2022 par morbli

[Mahou]

il y a 4 minutes, morbli a dit :

Au début des diodes led, elles étaient rouges, vertes voire jaunes , epicetou... 

A l'époque on disait que la techno ne permettait pas autre chose. 

Puis sont arrivées les led bleues. 

Qu'est ce qui a permis cette évolution technologique ? 

Il y a même mieux, certains objet décoratifs éclairé par leds te font du blanc, rose, violet, orange, ...en alternance.

Peut être qu'en faisant varié le voltage du courant, la couleur varie aussi.

[Hans Gruber]

Il y a 15 heures, morbli a dit :

Au début des diodes led (dans les années 80), elles étaient rouges, vertes voire jaunes , epicetou... 

A l'époque on disait que la techno ne permettait pas autre chose. On s'en servait pour faire des voyants indicateurs. 

Puis sont arrivées les led bleues. Et surtout les leds à haut rendement permettant d'éclairer. 

Qu'est ce qui a permis cette évolution technologique ? 

 

Pour le comprendre il faut une petite explication :

Les leds sont basées sur l'utilisation de semi conducteurs. Selon le substrat on va définir une tension de seuil, une sorte de frontière que l’électron du courant électrique doit franchir. En passant cette barriere il y a production d'un photon, dont l'energie dépend directement de la tension de seuil : Environ 1.4V pour une led rouge, avec production de photons d'énergie égale à 1.4 eV.

 

Une autre chose à savoir : Pour fabriquer un semi conducteur on doit le cristalliser : Dans un bain qui contient le substrat en fusion on vient tremper un tout petit cristal, et on le fait grossir peu à peu. On peut ensuite le couper en tranches, puis en petits morceaux.

Les 1eres leds étaient à base d'arséniure de gallium, qui est facile à cristalliser, puis d'autres matériaux ont été découvert, permettant de faire du jaune, du vert, puis du bleu, mais avec un très faible rendement, ce qui permettait de faire des petits voyants mais pas d'éclairer.

Dans les années 90 le nitrure de gallium a permis de faire des leds bleues à haut rendement, mais ce substrat est extrêmement difficile à cristalliser (il faut une pression et une température importante). Le problème a été résolu par la suite en utilisant non pas un substrat cristallisé, mais déposé sous vide en phase vapeur. Les leds actuelles utilisent encore cette technologie.

En réalité la faisabilité de la chose était connue depuis les années 60/70, mais ce n'était pas encore réalisable.

 

 

Il y a 15 heures, Mahou a dit :

Il y a même mieux, certains objet décoratifs éclairé par leds te font du blanc, rose, violet, orange, ...en alternance.

Peut être qu'en faisant varié le voltage du courant, la couleur varie aussi.

 

Ce sont juste plusieurs leds encapsulées dans le même boitier. Avec un type de substrat on ne peut produire qu'une couleur.

Modifié 27 août 2022 par Hans Gruber

[Moot]

Il y a 17 heures, morbli a dit :

Qu'est ce qui a permis cette évolution technologique ? 

 

En tout cas, c'est une évolution qui a vraiment marqué : https://www.pourlascience.fr/sd/physique/le-prix-nobel-de-physique-2014-pour-les-led-bleues-11991.php

 

Si les DELs blanches exploitent la fluorescence pour produire un spectre donnant cette "couleur" à-partir d'une lumière de courte longueur d'onde, des recherches sur les "phosphores" (les composés fluorescents utilisés) sont encore faites pour couvrir un spectre plus large et pour atténuer le pic dans le bleu. On trouve aujourd'hui des lampes dites "à haut indice de rendement des couleurs" (IRC) et certaines imitent remarquablement bien le spectre solaire. Souvent, l'émetteur primaire n'est plus bleu mais violet, voire ultra-violet.

[Hans Gruber]

Produire toutes les couleurs avec une source UV n'est pas très rentable. En fluorescence la différence d'énergie des photons est perdue  (un photon bleu produit un photon rouge + la différence d’énergie sous forme de chaleur). Il faut au contraire une source avec la longueur d'onde la plus proche possible de ce que l'on veut produire.

La solution d'avenir est plutôt de combiner plusieurs leds ; idéalement une rouge, une bleue et une verte, afin de produire de la lumière blanche. Le problème actuel est qu'on ne sait pas faire de led verte avec un bon rendement énergétique...

[Mahou]

Il y a 3 heures, Hans Gruber a dit :

Ce sont juste plusieurs leds encapsulées dans le même boitier. Avec un type de substrat on ne peut produire qu'une couleur.

[Hans Gruber]

Dans chacune des ces petits lampes il y a 3 leds qui viennent éclairer la surface dépolie. En faisant varier la puissance de chacune on modifie la couleur perçue. Tu peux utiliser un bout de dvd (ou un petit réseau si tu en as un) pour refléter la lumière, et voir la composante de chaque led.

[fredogoto]

Le 26/08/2022 à 21:10, morbli a dit :

Puis sont arrivées les led bleue

cela a valu un prix Nobel à leur découvreurs

[Moot]

Il y a 23 heures, Hans Gruber a dit :

Produire toutes les couleurs avec une source UV n'est pas très rentable.

 

Certes, mais le but de ce genre de produit n'est pas d'optimiser le rendement énergétique mais d'avoir un éclairage aussi fidèle que possible à la lumière naturelle. On a fait de même à une époque avec les tubes fluorescents : le "blanc industrie" est abominable au point de vue du rendu des couleurs, à tel point qu'il était banni des commerces alimentaires (la viande fraîche avait l'air douteuse sous cet éclairage à dominante verte) et des bureaux, etc. (ça donne un teint maladif).

Et la différence de rendement n'est pas si terrible que ça : je vois sur une fiche de caractéristiques une émission de 22 lm pour 200 mW consommés (3V et 65 mA) et il s'agit d'un modèle avec une température de couleur équivalente de 2700 K. On est donc à 110 lm/W.

[Hans Gruber]

Ben si justement... Les dernières normes de classement énergétiques des luminaires sont extrêmement sévères, par ailleurs qui dit perte de rendement dit production de chaleur, donc durée de vie plus faible.

[Moot]

Il y a 19 heures, Hans Gruber a dit :

Les dernières normes de classement énergétiques des luminaires sont extrêmement sévères, par ailleurs qui dit perte de rendement dit production de chaleur, donc durée de vie plus faible.

 

Ils ont fait fort, en effet :

 

• Aucun produit de classe A ne sera disponible sur le marché ;
• Les meilleures sources actuellement A++ basculeront au mieux en classe C après le 1er sept (et en bas de la classe C).

 

C'est l'AFE (association française de l'éclairage) qui dit ça...

 

En dehors de ça, voilà des maxima théoriques :

 

 

Spectres de corps noir, coupés en-dessous des longueurs d'onde des émetteurs (coupure selon la largeur de bande typique de ces DELs) et au-dessus de 680 nm (coupure plus douce). On suppose en outre que le pic de l'émetteur ne dépasse pas le continuum du spectre et que tous les rendements (conversion de l'énergie électrique dans l'émetteur et conversion de fluorescence) sont à 1. Autant dire que c'est très optimiste.

La classe A paraît utopique pour un éclairage vraiment blanc...

[fredlarun]

Ho Ho! Pas trop vite dans les virages, j'ai du mal à vous suivre!

 

Merci à tous pour toutes vos réponses et vos réflexions.

 

Si je comprends bien:

Pour gagner en rendement la technologie de fabrication des LED a évoluée.

Les LEDs au meilleur rendement émettent de la lumière bleue.

Un luminiphore va transformer cette  lumière bleue en continuum équivalent à une température 

Plus le continuum est décalé vers le rouge:

> plus le rendement baisse donc il faut plus d'énergie pour une luminosité (un flux?) équivalente 

> plus la température de fonctionnement augmente du fait du gap d'énergie qui doit être dissipé, et donc plus la durée de vie du matériel diminue.

 

Si on en revient à la pollution lumineuse, des LEDs "respectueuses" de la biodiversité sont beaucoup moins intéressantes économiquement.

 

Donc attention à l'argument économique car il sert aussi les fabricants d'éclairages à semer du "Daylight" partout... 🙄

 

En gros faut éteindre!

 

J'ai bon??

 

 

 

  

 

[mderomme]

il y a 14 minutes, fredlarun a dit :

Ho Ho! Pas trop vite dans les virages, j'ai du mal à vous suivre!

 

Merci à tous pour toutes vos réponses et vos réflexions.

 

Si je comprends bien:

Pour gagner en rendement la technologie de fabrication des LED a évoluée.

Les LEDs au meilleur rendement émettent de la lumière bleue.

Un luminiphore va transformer cette  lumière bleue en continuum équivalent à une température 

Plus le continuum est décalé vers le rouge:

> plus le rendement baisse donc il faut plus d'énergie pour une luminosité (un flux?) équivalente 

> plus la température de fonctionnement augmente du fait du gap d'énergie qui doit être dissipé, et donc plus la durée de vie du matériel diminue.

 

Si on en revient à la pollution lumineuse, des LEDs "respectueuses" de la biodiversité sont beaucoup moins intéressantes économiquement.

 

Donc attention à l'argument économique car il sert aussi les fabricants d'éclairages à semer du "Daylight" partout... 🙄

 

En gros faut éteindre!

 

J'ai bon??

 

 

 

  

 

L'arrêté de décembre 2018 fixe des maxima pour la température de couleur en éclairage public :

- 3000K un peu trop blanc dans la plupart des cas

- 2700K en agglomération d'espaces protégés type Parc Naturel Régional ou national

- 2400K hors agglo dans les mêmes espaces

Tout ce qui est supérieur à 3000K est interdit

Le rendement des Led a bien augmenté, et à présent les Led 2200K (en gros même couleur que le Sodium Hte Pression) ont un rendement intéressant équivalent au SHP, supérieur aux premières générations de Led trop blanches et nous les conseillons pour la conversion en Led, elles sont intéressantes économiquement et environnementalement. Elles diffusent moins que les Led blanches et limitent la pollution lumineuse.

Et oui il faut éteindre chaque fois que c'est possible 😉

Donc tu as presque tout bon.

Michel, ANPCEN

[Hans Gruber]

il y a une heure, fredlarun a dit :

Si je comprends bien:

Pour gagner en rendement la technologie de fabrication des LED a évoluée.

Les LEDs au meilleur rendement émettent de la lumière bleue.

 

Si on en revient à la pollution lumineuse, des LEDs "respectueuses" de la biodiversité sont beaucoup moins intéressantes économiquement.

 

Les leds qui ont le meilleur rendement sont les leds rouge, mais il y a une petite subtilité, il faut distinguer le rendement énergétique pure, et l'efficacité lumineuse spectrale. 1W de lumière rouge est perçue comme  3 fois moins forte qu'une puissance identique dans le vert.

 

Je ne sais pas de quel modèle tu parles mais leds orange gardent un rendement correct, et ont visiblement moins d'impact sur la faune. Elles sont encore peu répandues.

 

 

 

 

 

[Alhajoth]

Il y a 3 heures, mderomme a dit :

Le rendement des Led a bien augmenté, et à présent les Led 2200K (en gros même couleur que le Sodium Hte Pression) ont un rendement intéressant équivalent au SHP

 

Du coup aucun intérêt économique à passer aux LED si on veut cette température de couleur ?

[mderomme]

Il y a 10 heures, Alhajoth a dit :

 

Du coup aucun intérêt économique à passer aux LED si on veut cette température de couleur ?

C'est une alternative au SHP en fin de développement.

Une ampoule SHP émet sur 360°, la Led sur 180°, et les microlentilles proposent différentes photométries.

La Led existe dans des puissances basses, le SHP commence à 35W si on en trouve encore.

Le SHP met 10' pour arriver en régime de croisière et on ne peut le réduire que de 30%, la Led passe instantanément de 0 à 100% et on peut la réduire par paliers.
La Led permet des applications "smart city".

Pour moi la Led 2200K, voire ambrée à 1800K pour les zones d'intérêt faunistique, est une bonne alternative au SHP. Pour des températures de couleur plus élevées, au dessus de 2400K ce n'est pas un bon choix pour l'environnement.

[fredogoto]

je plusoie. vive le 1800k

[mderomme]

Il y a 5 heures, fredogoto a dit :

je plusoie. vive le 1800k

Ben oui, mais les éclairagistes diront que le rendu des couleurs est mauvais. Mais comme en vision scotopique l'humain ne voit pas la couleur ...

[lterras]

Il y a 23 heures, fredlarun a dit :

En gros faut éteindre!

Je vous avoue qu'en tant qu'élue, nous avons planché sur ces aspects de température de couleur et on a fait installer des 2700K sur tout un quartier qu'on refaisait.. mais à priori: mauvais choix?  trop bleues encore...

Jusqu'à il y a peu.. je ne me doutais pas de ces impacts des lampes leds en remplacement des anciennes ampoules. j'ai discuté avec l'un des membres d'ici (qui est venu à la maison faire une soirée bien sympa) et il m'a éclairé sur le fait que les filtres anti pollution lumineuse allaient être de moins en moins efficace à force de remplacer par des leds.

 

Je suis contente qu'on ai décidé de couper de 23h à 5 h du matin et qu'est ce que j'aimerais qu'on coupe toutes les enseignes, et tous les éclairages des grosses villes !

 

J'ai aussi regardé des vidéos de Alyn Wallace, un astrophotographe du pays de Gall si j'ai bien compris.. sa conférence était effrayante..  la lumière bleu provoque des cancers  !  j'ai pas encore cherché l'étude mais je compte bien en savoir plus... on doit regarder avec la Com Com pour moderniser le village, mais du coup, je vais plus trop savoir quoi faire... leds? pas leds? 

 

Laurence

Modifié 1 septembre 2022 par lterras

[Hans Gruber]

il y a 51 minutes, lterras a dit :

Je vous avoue qu'en tant qu'élue, nous avons planché sur ces aspects de température de couleur et on a fait installer des 2700K sur tout un quartier qu'on refaisait.. mais à priori: mauvais choix?  trop bleues encore...

Jusqu'à il y a peu.. je ne me doutais pas de ces impacts des lampes leds en remplacement des anciennes ampoules. j'ai discuté avec l'un des membres d'ici (qui est venu à la maison faire une soirée bien sympa) et il m'a éclairé sur le fait que les filtres anti pollution lumineuse allaient être de moins en moins efficace à force de remplacer par des leds.

 

J'ai aussi regardé des vidéos de Alyn Wallace, un astrophotographe du pays de Gall si j'ai bien compris.. sa conférence était effrayante..  la lumière bleu provoque des cancers  !  j'ai pas encore cherché l'étude mais je compte bien en savoir plus... on doit regarder avec la Com Com pour moderniser le village, mais du coup, je vais plus trop savoir quoi faire... leds? pas leds? 

 

Laurence

 

Avec des leds à émission étroite les filtres resteront efficaces. On pourrait même produire de la lumière blanche à partir de plusieurs sources étroites plutôt que par fluorescence, et filtrer spécifiquement ces bandes.

Tu aurais un lien vers cette info selon laquelle la lumière bleue provoque le cancer ? Parce que ça ne me semble pas très sérieux.

 

[mderomme]

Il y a 1 heure, Hans Gruber a dit :

 

Avec des leds à émission étroite les filtres resteront efficaces. On pourrait même produire de la lumière blanche à partir de plusieurs sources étroites plutôt que par fluorescence, et filtrer spécifiquement ces bandes.

Tu aurais un lien vers cette info selon laquelle la lumière bleue provoque le cancer ? Parce que ça ne me semble pas très sérieux.

 

Il y a des études pour les animaux, les humains.

La lumière artificielle la nuit, et les longueurs d'ondes courtes, telle la lumière bleue plus énergétique, sont mises en cause par de nombreuses études. Voir par exemple https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2020.602796/full ou https://igedd.documentation.developpement-durable.gouv.fr/notice?id=Affaires-0010973&reqId=1939d0bd-b8fc-431c-a993-69a2272bd000&pos=24

Pour Laurence, ne pas hésiter à contacter l'ANPCEN avant tout projet, nous avons plus de 20 ans d'expérience sur le sujet, cf https://www.anpcen.fr/docs/20150715084400_1oawf6_doc172.pdf synthèse réalisée avec la Caisse des Dépôts et Consignations

Led chaudes <=2200K ok, au delà de 2400 K à éviter

Michel, ANPCEN