TPE : LA REVOLUTION DES LAMPES FLUOCOMPACTES
TPE de 1ère S au LFL
Il s'agit d'une lampe composée de plusieurs diodes électroluminescentes (appelée DEL).
Ces DEL sont généralement utilisées pour des petits voyants lumineux (comme celui de la télévision allumé ou éteinte) et les signaux routiers. Mais aujourd'hui, elles deviennent de plus en plus utilisées pour l'éclairage. Il s'agit cependant encore d'une technologie en développement qui s'améliore de jours en jour.
La lampe à DEL (lampe à diode électroluminescente)
 Une lampe à DEL d'éclairage |  Une lampe à DEL |
|---|---|
 Des lampes à DEL |  Des diodes électroluminescentes |
 Une DEL de près |  Plusieurs modèles de lampes à DEL |
 Des lampes à DEL colorées |
I. La Diode à Electroluminescence (DEL)
Pour comprendre cette lampe, il faut comprendre ces éléments qui la compose : les DEL, qui sont de très petites "lampes" d'environ 1cm (mais les branches par lequelles passent le courant sont plus grandes) qui pourtant éclairent une grande zone autour d'elle. Regroupés par dizaines dans une lampe, elles peuvent permettre l'éclairage d'une chambre.
1. Historique des DEL
1907 : Découverte du phénomène d’électroluminescence (J. Round)
1922 : Dépôt du 1er brevet de la diode à électroluminescence (ce nom sera donné plus tard)
1960 : Invention de la première LED à spectre visible (la couleur rouge) par Nick Holonyak
Années 90 : Les scientifiques (les japonais plus spécialement) améliorent et recherchent de nouveaux semi-conducteurs pour obtenir de nouvelles couleurs
De nos jours, presque toutes les couleurs du spectre visible sont possibles (en plus d’infrarougres, qui sont invisibles pour l'homme)
On estime que les performances des DEL doublent tous les 2 ou 3 ans, accompagné par une division des prix par 10 tous les 10 ans. C'est pourquoi même si aujourd’hui elles sont encore chères et n’ont pas atteint leur maximum de potentiels, on peut s’attendre à de réels progrès dans l’avenir (d’où le terme de technologie d’avenir).
2. Fonctionnement des DEL
La DEL émet de la lumière au passage d'un courant électrique, mais ne fonctionne que dans un sens (le courant doit etre dans le sens de la diode pour fonctionner, sinon le courant ne passe pas).
Plus précisément, on appelle cela l'électroluminescence. C'est un semi-conduteur dont les électrons excités par le courant électrique vont passer à un niveau d'énergie plus bas et produire un photon d'une longueur d'onde précise (exemple : le photon de longueur d'onde 650 a une couleur rouge). Le semi-conducteur est recouvert par une capsule en résine époxy, beaucoup plus résistante aux chocs que le verre des autres lampes.
Le matériau du semi-conducteur définit la longueur d'onde du photon (ou les longueurs d'onde des photons) émis par la DEL. Voici un tableau indiquant ces correspondance.
Vous noterez que pour la couleur blanche, il n'y a pas de longueur d'onde correspondante, mais l'indication "chaud ou froid". Il s'agit de la température de couleur, soit la nuance de couleur du blanc (plus grandes explication dans le lexique) qui varie suivant la lampe. Le blanc étant un mélange de couleur, cette couleur peut etre réalisée avec différentes méthodes possibles, comme un ensemble de longueurs d'ondes émises par la DEL apparaissant comme blanc ou bien le capot recouvert d'une poudre phosphorescente (ou d'un luminophore) qui va transformer une partie de la lumière d'une DEL bleue en jaune (ou d'une DEL à UV) et la permettant d'apparaître à peu près blanc.
II. La Lampe à DEL
Puissance : 8 W
Eclairement : à 1 mètre de distance, on obtient un éclairement de 46,5 lux.
Durée de vie : Environ 45 000 heures, soit 25 ans si l’on s’en sert 5 heures par jour. La fin de vie se remarque par une baisse progressive de l’éclairage.
Indice de Rendu des Couleurs (IRC) : entre 60 et 90 (assez moyen). Chaque modèle a une IMC différente, même entre chaque blanc différent. Par exemple, le blanc composé de DELs de différentes couleurs a un IRC meilleur que celui du blanc provenant d'un bleu transformé en jaune.
Température de couleur : variable suivant le modèle ; les lampes à DEL blanches peuvent apparaître avec une teinte plutôt bleue (couleur froide avec des températures vers 6500 à 8000 K), certaines avec une lumière très blanche semblable à celle du jour (entre 5000 et 6000 K), d’autre avec une nuance jaune-orangé (2500 à 4500 K).
Prix au Togo (Lomé) : 15 000 Fcfa
1. Caractéristiques
2. Environnement et santé
Question environnement, la lampe à DEL est très "propre" puisque les éléments nécéssaires à sa fabrication sont relativement abondants. De plus, la faible puissance de cette lampe fait qu'elle ne consomme pas beaucoup d'énergie et donc fait faire des économies aussi bien à soit même qu'au pays.
De plus ces lampes sont entièrement recyclables, bien qu'il n'y ait pas encore de système de recyclage des lampes au Togo.
La lampe à DEL ne représente pas non plus de danger pour la santé : contrairement aux autres lampes étudiées dans ce TPE, celles utilisées pour l'éclairage n'émettent pas d'UV très nocifs pour la santé, et ne contiennent aucun gaz. Par contre, la forte luminosité de la lampe fait mal aux yeux si on fixe celle-ci pendant un moment, mais cela est particulièrement naturel et ne peut pas être considéré comme dangereux.
3. Avantages / Inconvénients
Avantage :
- Les lampes DEL dégagent très peu de chaleur (grâce au bon rendement lumineux de celle-ci en plus du phénomène d'électroluminescence)
- Elles fonctionnent à basse tension (les DEL fonctionnent à basse tension de base)
- Les lampes DEL résistent aux chocs, du moins plus que les fluorescentes et incandescentes
- Elles offrent un éclairage optimal dès l’allumage
Inconvénients :
-Ces lampes peuvent ne pas résister aux hautes températures
4. Autres détails des lampes à DEL
Les DEL utilisent normalement un courant continu à TRES basse tension, (entre 0,5 et 3 V), elles sont donc souvent montées en série, ou avec des résistances (qui vont réduire la tension du courant qui passe jusqu'à un seuil que les DEL peuvent supporter par prodution de chaleur). Pour ces lampes à DEL fonctionnant en courant alternatif à 230 V, elles auront en plus besoin d’un transformateur qui si de mauvaise qualité peut réduire le rendement de celle-ci. Mais comme c’est à l’intérieur de la lampe déjà fabriqué, pas besoin à l’acheteur de s’en soucier. Pour résumer, les lampes à DEL peuvent fonctionner sur du courant alternatif (le courant normal tel qu'on le reçoit chez soi) du courant continu, et aussi à basse tension. Due à la technologie dont elle est issue, de nombreux modèles sont possibles.
Conclusion
Les lampes à LED constituent un éclairage très performant, consommant peu, avec une durée de vie très longue et proposant des choix variés de couleur, mais il s’agit encore d’une technologie en développement. Quelques défauts subsistent souvent chez les constructeurs, notamment la durée de vie et consommation des DEL sont parfois erronés. De plus, le prix exorbitant de cette lampe décourage la classe moyenne européenne (équivalent de la classe aisée au Togo). D’ici 2020, cette technologie sera sûrement encore améliorée, avec baisse de prix et hausse des performances !
