efficacité lumineuse et efficacité énergétique
La différence entre l'efficacité lumineuse et l'efficacité énergétique dans l'éclairage à LED est cruciale. Aujourd'hui, nous voulons fournir aux installateurs, concepteurs en éclairage et gestionnaires de patrimoine immobilier les outils théoriques et pratiques pour sélectionner correctement les sources lumineuses, optimiser la consommation et garantir les performances photométriques requises par les projets. À travers une analyse détaillée des grandeurs photométriques, des formules de calcul et des paramètres technologiques, nous clarifierons chaque aspect de l'efficacité lumineuse des lampes à LED.
L'efficacité lumineuse est le paramètre clé qui quantifie la capacité d'une source lumineuse à convertir l'énergie électrique absorbée en lumière visible. Elle représente l'indicateur principal pour évaluer les performances et la rentabilité d'un système d'éclairage, influençant directement les coûts énergétiques et l'impact environnemental des installations. Dans cette section, nous explorerons en détail sa signification physique, les unités de mesure et le contexte normatif de référence. L'efficacité lumineuse, exprimée en lumens par watt (lm/W), est définie comme le rapport entre le flux lumineux total émis (Φ) et la puissance électrique absorbée (P). Elle ne doit pas être confondue avec l'efficacité énergétique, qui est un concept plus large lié à la consommation globale d'énergie. La formule de base est : η = Φ / P. Une valeur de 100 lm/W indique que pour chaque watt de puissance électrique consommée, la source produit 100 lumens de flux lumineux. Ce paramètre mesure donc l'"habileté" de la lampe ou du module LED à transformer des électrons en photons perceptibles par l'œil humain, en tenant compte de la courbe de sensibilité photopique standard V(λ). La formule générale η = Φ / P peut être décomposée pour des analyses plus raffinées. En considérant les pertes, on peut l'écrire comme : η = (η_e * η_q * η_e * η_opt) * (683 lm/W), où η_e est l'efficacité d'injection des électrons, η_q est l'efficacité quantique interne de la puce, η_e est l'efficacité d'extraction de la lumière du semi-conducteur et η_opt est l'efficacité optique du système de phosphores et de l'optique primaire. Le facteur 683 lm/W est l'équivalent photométrique du rayonnement à la longueur d'onde de sensibilité maximale de l'œil (555 nm). Pour les LED blanches, qui utilisent des phosphores de conversion, l'efficacité lumineuse est typiquement inférieure à cette valeur théorique maximale en raison des pertes par conversion de Stokes et du spectre non parfaitement adapté à la courbe V(λ). Le lumen (lm) est l'unité de mesure du flux lumineux, qui quantifie la puissance lumineuse perçue par l'œil humain, pondérée selon la courbe de sensibilité spectrale photopique. Le watt (W) mesure la puissance électrique absorbée. Ainsi, lm/W mesure la quantité de "lumière utile pour l'œil" obtenue pour chaque unité d'énergie électrique dépensée. Il est fondamental de comprendre que le lumen est une mesure photopique, non radiométrique : deux sources avec une même puissance rayonnante (en watt) mais avec des spectres différents auront un flux lumineux en lumens différent, car l'œil est plus sensible au jaune-vert (555 nm) qu'au bleu ou au rouge profond. Note fondamentale : les valeurs du tableau se réfèrent à des produits commerciaux de qualité. L'efficacité lumineuse d'un système LED complet (lampe ou luminaire) est inférieure à celle de la puce seule en raison des pertes de l'alimentation électronique, de l'optique secondaire et du dissipateur thermique. Une LED à haute efficacité lumineuse réduit considérablement les coûts de gestion : un luminaire de 10 000 lumens avec une efficacité de 100 lm/W consomme 100 W ; avec une efficacité de 150 lm/W, il ne consomme que 67 W, soit une économie de 33 W par luminaire, ce qui sur des milliers d'heures et des centaines de luminaires devient énorme. Le calcul de l'efficacité lumineuse nécessite la mesure précise de deux grandeurs : le flux lumineux total et la puissance électrique d'entrée. Pour les professionnels, il est essentiel de connaître à la fois les méthodes de laboratoire (sphère intégratrice) et les estimations pratiques pour l'évaluation sur le terrain. La précision du calcul dépend de la qualité des instruments et des conditions environnementales standardisées. Pour un calcul estimatif sur le terrain, il faut : 1) un luxmètre étalonné, 2) un wattmètre true-RMS (pour mesurer la puissance absorbée réelle, en considérant le facteur de puissance), 3) un environnement à faibles réflectances. La méthode indirecte la plus courante utilise la relation entre l'éclairement (lux) et le flux (lumen) en conditions de champ lointain. Dans une chambre noire ou de nuit, placez le luxmètre à une distance connue (d) de la source, suffisamment grande par rapport aux dimensions de la source elle-même (au moins 5 fois la dimension maximale). Mesurez l'éclairement (E) en lux sur le capteur, perpendiculairement à la direction d'émission. Le flux lumineux approximatif se calcule avec : Φ ≈ E * 4πd² (pour une source isotrope). Ceci est une approximation qui ignore le diagramme polaire réel. La puissance P se mesure directement avec le wattmètre. Donc : η = (E * 4πd²) / P. Pour les sources directionnelles (projecteurs LED), la formule est plus complexe et nécessite l'intégration de l'intensité lumineuse (cd) sur tout l'angle solide. Supposons avoir un projecteur LED. Nous l'allumons jusqu'à régime thermique stable (après 30 minutes). Le wattmètre mesure P = 48,5 W. Dans une pièce sombre, à une distance d = 5 mètres, le luxmètre mesure E = 125 lux au centre du cône de lumière, le long de l'axe optique. Si le fabricant déclare un angle d'ouverture de 60°, nous pouvons estimer le flux. Pour un faisceau approximativement uniforme dans un cône, la relation est : Φ ≈ E_moyenne * Surface éclairée à distance d. La surface à 5m avec un demi-angle de 30° est A = π*(d*tan(30°))² ≈ 3,1416*(5*0,577)² ≈ 26,2 m². L'E_moyenne sur la surface du cercle est environ 0,7-0,8 de la valeur centrale, prenons 0,75 : E_moyenne ≈ 94 lux. Donc Φ ≈ 94 lux * 26,2 m² ≈ 2460 lumens. L'efficacité lumineuse estimée est η = 2460 lm / 48,5 W ≈ 50,7 lm/W. C'est le rendement du système complet (LED+alimentation+optique+lentille). Si la fiche technique du module LED déclare 120 lm/W, la différence (≈60 lm/W perdus) est due à l'efficacité de l'optique (~85 %), de l'alimentation (~90 %) et des pertes thermiques, portant l'efficacité du système à ~120 * 0,85 * 0,90 * (facteur thermique 0,8) ≈ 73 lm/W. Notre mesure plus basse suggère des conditions opératoires non idéales ou des pertes additionnelles. Cet exemple montre l'importance de mesurer le système complet, pas seulement la puce. La mesure précise et standardisée du flux lumineux total s'effectue avec une sphère intégratrice (Sphère d'Ulbricht). Cet instrument, revêtu intérieurement d'une surface diffusante à haute réflectance et faible absorption (ex. BaSO₄), collecte et homogénéise la lumière émise dans toutes les directions. Un photodétecteur, étalonné avec des sources étalons (lampes de référence), mesure l'éclairement sur la paroi interne, proportionnel au flux lumineux total introduit dans la sphère. Les normes techniques (comme la CIE 84, EN 13032-1) définissent des procédures rigoureuses pour corriger les erreurs systématiques comme l'auto-absorption de la source et les chevauchements géométriques. Les laboratoires accrédités fournissent des rapports de mesure avec une incertitude étendue typiquement de 2 à 5 %. Pour les LED, il est crucial de mesurer à régime thermique stable, car le flux et l'efficacité lumineuse varient avec la température de jonction (Tj). Dans cette section, nous abordons de manière systématique et technique les questions les plus courantes posées par les concepteurs et installateurs, en fournissant des réponses quantitatives et basées sur des données physiques. L'éclairement (E) se calcule comme le flux lumineux (Φ) incident sur une surface, divisé par l'aire (A) de cette surface : E = Φ / A. L'unité est le lux (lx), où 1 lx = 1 lm/m². Pour une source ponctuelle à distance d, avec une intensité lumineuse I (en candela, cd) dans la direction de la surface, et si la surface est perpendiculaire à la direction de la lumière, la loi du cosinus s'applique : E = I / d². Si la surface est inclinée d'un angle θ par rapport à la perpendiculaire, E = (I * cosθ) / d². Par exemple, une lampe avec I = 500 cd fournit à 2 mètres de distance, sur une surface perpendiculaire, un éclairement E = 500 / 2² = 125 lux. Si la surface est inclinée de 60° (cos60°=0,5), E = (500 * 0,5) / 4 = 62,5 lux. Ceci est fondamental pour le calcul photométrique de bureaux, rues, showrooms. 1 Lux est un éclairement très faible. Pour donner une idée : la pleine lune par une nuit claire est d'environ 0,25-1 lux. Un couloir peu éclairé pourrait être à 50-100 lux. Un bureau bien éclairé nécessite 300-500 lux sur le plan de travail. La lumière solaire directe à midi peut dépasser 100 000 lux. Donc, 1 lux est le seuil minimal pour percevoir vaguement les obstacles, mais insuffisant pour toute activité nécessitant de l'acuité visuelle. La formule est directe : Flux lumineux (lm) = Puissance absorbée (W) * Efficacité lumineuse (lm/W). Exemple : une lampe LED de 15 W avec une efficacité déclarée de 90 lm/W produira environ Φ = 15 W * 90 lm/W = 1350 lumens. Attention : la puissance absorbée doit être la puissance réelle, mesurée, et non la puissance "équivalente" à une ampoule à incandescence, qui n'est qu'une indication commerciale. En inversant la formule, on peut estimer la puissance nécessaire pour obtenir un flux donné : P (W) = Φ (lm) / η (lm/W). Pour obtenir 5000 lumens avec un système à 120 lm/W, il faut environ P = 5000 / 120 ≈ 41,7 W. 10 000 lumens est un flux très élevé, typique des projecteurs pour grandes surfaces, salles de sport ou éclairage industriel à hauts rayonnages. Pour quantifier l'éclairement, cela dépend de la distribution du flux. Concentré dans un faisceau étroit (ex. 30°), il produira un pic d'éclairement très intense sur une petite surface (des centaines de lux à des dizaines de mètres). Diffusé uniformément sur une surface de 100 m², il produirait un éclairement moyen de 10 000 lm / 100 m² = 100 lux, adapté pour un entrepôt. 2000 lumens sont typiques d'une bonne lampe LED pour intérieur (équivalent à une ancienne halogène de 150 W ou incandescence de 200 W). Dans une pièce de 20 m² (ex. séjour), distribué uniformément (avec un plafonnier diffusant), cela donnerait environ 100 lux moyens, valeur confortable pour des activités de détente. Sur un bureau de 2 m², un appareil de 2000 lumens dirigé peut fournir plus de 500 lux, idéal pour lire et travailler. 3000 lumens sont un flux significatif, équivalent à celui d'un projecteur LED puissant pour extérieur ou d'un plafonnier LED pour un environnement commercial de taille moyenne (ex. magasin de 15-20 m²). C'est le flux émis par une lampe à décharge (HQI) de 50 W ou par une ancienne lampe à incandescence de 200-250 W. Avec une optique adaptée, il peut éclairer un jardin de 50 m² avec 60 lux moyens, suffisants pour l'éclairage de sécurité et d'ambiance. Ce sont les Températures de Couleur Corrélées (CCT), mesurées en Kelvin (K), et elles décrivent la teinte de la lumière blanche. Il n'y a pas de réponse universelle, cela dépend de l'application. Pour les bureaux et environnements de travail, des études récentes suggèrent que le 4000K améliore la concentration, la vigilance et l'humeur pendant la journée, réduisant la somnolence. Certaines normes (ex. UNI EN 12464-1) conseillent des lumières neutres pour les bureaux. Pour les environnements résidentiels, hôtels et restaurants, le 3000K (ou 2700K) est généralement préféré pour créer une atmosphère détendue et accueillante. Dans les magasins, le 3000K valorise les bois, tissus chauds, aliments ; le 4000K est mieux pour les vêtements modernes, l'électronique, les environnements minimalistes. Une dernière tendance est l'"Éclairage Centré sur l'Humain" (Human Centric Lighting) qui prévoit des systèmes à CCT variable, avec 4000K le jour et 3000K le soir, pour respecter le rythme circadien. Les LED présentent un rendement énergétique supérieur principalement pour trois raisons physiques : L'Indice de Rendu des Couleurs (IRC ou Ra) est un indice (de 0 à 100) qui mesure la fidélité avec laquelle une source lumineuse révèle les couleurs réelles des objets, par rapport à une source de référence (corps noir ou lumière du jour à la même CCT). Un IRC 100 signifie une reproduction parfaite. Un IRC > 80 est considéré comme bon pour les applications générales. Un IRC > 90 est requis pour les applications critiques : musées, galeries d'art, magasins de vêtements de luxe, chirurgie, où la discrimination chromatique est essentielle. Les LED de basse qualité peuvent avoir un IRC faible (<70), rendant les couleurs ternes et altérées (ex. difficulté à distinguer des tonalités similaires de bleu ou de rouge). Il existe des indices spéciaux comme le R9 (saturation du rouge), crucial pour le rendu des peaux, bois et tissus rouges. Une LED à haute efficacité lumineuse peut avoir un IRC légèrement inférieur à une LED optimisée pour le rendu des couleurs, en raison du compromis dans l'efficacité des phosphores. La durée de vie moyenne des LED est exprimée en L70 ou L80/B50, c'est-à-dire le nombre d'heures après lequel 50 % des lampes d'un échantillon maintiennent au moins 70 % (ou 80 %) du flux lumineux initial. Pour des produits de qualité, cette valeur est typiquement entre 25 000 et 50 000 heures (réponse correcte : b). Dans des conditions opératoires idéales (bonne dissipation, température ambiante modérée, alimentation de qualité), les modules LED haut de gamme peuvent dépasser 100 000 heures (L70). Cependant, la durée de vie du système est souvent limitée par l'alimentation électronique, dont la durée de vie (influencée par les condensateurs électrolytiques) peut être de 30 000 à 70 000 heures. Une durée de vie de 50 000 heures signifie, avec une utilisation de 12 heures par jour, plus de 11 ans de service. La clé pour atteindre cette durée de vie est le contrôle de la température de jonction (Tj) : chaque augmentation de 10°C au-dessus de la Tj nominale peut réduire de moitié la durée de vie attendue de la puce LED. Actuellement (2024), les lampes à LED détiennent le record d'efficacité lumineuse pour l'éclairage général. En particulier, les modules LED COB (Chip-on-Board) blanc froid (5000-6000K) haut de gamme peuvent atteindre des efficacités système (pilote inclus) de 180-220 lm/W dans des conditions de test optimales (faible courant, excellente dissipation). Pour les applications spéciales, les LED à état solide basées sur laser ou les nouvelles technologies comme les pérovskites promettent en laboratoire des efficacités encore supérieures (>200 lm/W avec un excellent rendu des couleurs), mais elles ne sont pas encore commercialisées à grande échelle. Pour l'éclairage public et industriel, les systèmes LED avec optique et alimentation à haute efficacité sont le choix indiscutable, ayant supplanté les technologies à décharge (HPS, MH) grâce au meilleur compromis entre efficacité, durée de vie, contrôle et qualité de la lumière (IRC). L'efficacité lumineuse déclarée dans les fiches techniques est mesurée dans des conditions idéales de laboratoire. Dans la réalité opérationnelle, de nombreux facteurs la réduisent. Les comprendre est essentiel pour concevoir et maintenir des installations efficaces. Le facteur le plus critique est la température de jonction (Tj) de la puce LED. Lorsque Tj augmente, l'efficacité quantique interne diminue (affaiblissement thermique), et le flux lumineux baisse. Pour de nombreuses LED blanches, la réduction est d'environ 0,3 à 0,5 % pour chaque °C d'augmentation de Tj au-dessus de la température nominale. Un module LED mal refroidi, fonctionnant à Tj=110°C au lieu de Tj=85°C, peut perdre 10 à 15 % de son flux et donc de son efficacité lumineuse. De plus, l'augmentation de la température accélère la dégradation des phosphores et des matériaux d'encapsulation, réduisant davantage l'efficacité dans le temps. Un dissipateur thermique bien conçu, avec une faible résistance thermique jonction-ambiante (Rth j-a), est fondamental pour maintenir des performances élevées. L'alimentation convertit la tension secteur (AC) en courant constant (DC) adapté à la LED. Son efficacité (η_driver = Pout_LED / Pin_AC) varie typiquement entre 85 % et 95 % pour les produits de qualité. Une alimentation avec une efficacité de 85 % dissipe sous forme de chaleur 15 % de la puissance d'entrée, qui ne contribue pas à la lumière. Donc, l'efficacité lumineuse du système complet (lampe) est : η_système = η_LED * η_driver * η_optique. Si le module LED a une η_LED = 200 lm/W (mesuré en DC), l'alimentation a une η=90 %, et l'optique/réflecteur a une efficacité de 85 %, alors η_système = 200 * 0,90 * 0,85 = 153 lm/W. Les alimentations avec un facteur de puissance (PF) bas (<0,9) peuvent en outre causer des pertes supplémentaires sur le réseau et ne sont pas autorisées par de nombreuses réglementations. La lumière générée par la puce doit être extraite, éventuellement convertie par des phosphores, et dirigée. Chaque interface (air-silice, silice-air, lentille-diffuseur) cause des pertes par réflexion de Fresnel (environ 4 % par interface). Les lentilles et diffuseurs de basse qualité peuvent absorber ou disperser la lumière dans des directions non souhaitées. Les phosphores pour la conversion en blanc ont une efficacité de conversion (Efficacité Lumineuse du Rayonnement, LER) qui dépasse rarement 350 lm/W optiques, limitant l'efficacité maximale théorique de la LED blanche. L'optique primaire (au contact de la puce) et secondaire doit être conçue avec des matériaux à haute transmittance (ex. polycarbonate optique, verre, silicone) pour minimiser les pertes. L'efficacité lumineuse n'est pas constante dans le temps. Avec le vieillissement, le flux diminue (dépréciation des lumens) à cause de différents mécanismes : dégradation des phosphores (jaunissement, perte d'efficacité), opacification des matériaux d'encapsulation, dégradation des jonctions métalliques dans la puce. La courbe de maintien du flux (courbe de maintien des lumens) suit typiquement une loi exponentielle. La norme IESNA LM-80 définit la méthode pour mesurer la dégradation, et la TM-21 extrapole les données pour estimer la durée de vie utile. Un produit de qualité maintient L90 (>90 % du flux) pendant 36 000 heures ou plus. Cela signifie que l'efficacité lumineuse réelle après 5 ans de fonctionnement continu pourrait être inférieure de 10 % à celle initiale. L'efficacité énergétique, dans le domaine de l'éclairage, est un concept systémique qui évalue l'optimisation globale de la consommation d'une application ou d'une installation d'éclairage pour obtenir le résultat photométrique désiré. Ce n'est pas une grandeur physique directe comme l'efficacité lumineuse, mais un principe de performance impliquant de multiples facteurs : l'efficacité de la source (lm/W), l'efficacité du luminaire (l'indice de performance photométrique), la stratégie de contrôle (gradation, capteurs), la conception de l'espace (réflectances des surfaces) et la maintenance correcte. L'objectif final est de minimiser l'énergie primaire consommée (exprimée en kWh/an) tout en satisfaisant ou dépassant les standards d'éclairement (lux), de confort visuel et de sécurité. Un projet à haute efficacité énergétique utilise donc des produits efficaces (comme les LED) mais les intègre dans un système intelligent qui évite le gaspillage, par exemple en éteignant ou en atténuant la lumière quand elle n'est pas nécessaire ou en exploitant au maximum la lumière naturelle. En résumé, la différence fondamentale réside dans l'échelle et la nature de l'évaluation. L'efficacité lumineuse (lm/W) est un paramètre de produit intrinsèque qui mesure la capacité d'une source spécifique (ex. un module LED) à convertir les watts électriques en lumens lumineux. C'est une donnée de laboratoire, ponctuelle et reproductible. L'efficacité énergétique est quant à elle un indicateur de système et de performance qui évalue l'usage final de l'énergie dans un contexte réel et complexe. Une lampe peut avoir une excellente efficacité lumineuse (ex. 200 lm/W), mais si elle est installée dans un luminaire avec une optique déplorable, gérée sans contrôles et dans un environnement sombre, l'efficacité énergétique de l'installation sera médiocre. Par conséquent, l'efficacité lumineuse est un composant fondamental, mais pas le seul, pour atteindre une haute efficacité énergétique. Sélectionner la bonne source lumineuse nécessite un équilibre entre efficacité lumineuse, qualité de la lumière (IRC, CCT), durée de vie, coûts initiaux et totaux (TCO). Pour les professionnels, nous recommandons : En conclusion, l'efficacité lumineuse (lm/W) reste la métrique principale pour évaluer la rentabilité d'une source, mais elle doit être interprétée dans le contexte de tous les autres paramètres photométriques, qualitatifs et de fiabilité. Les LED de dernière génération offrent des valeurs sans précédent, rendant possible des réductions drastiques de la consommation énergétique globale pour l'éclairage, à condition d'être sélectionnées et appliquées avec une compétence technique. Efficacité lumineuse : de quoi s'agit-il ?
Que signifie exactement l'efficacité lumineuse ?
Approfondissement : la formule de l'efficacité lumineuse et ses variantes
L'unité de mesure : le lumen par watt (lm/W) expliqué
Tableau comparatif historique de l'efficacité lumineuse des technologies
Technologie Efficacité lumineuse typique (lm/W) Puissance typique équivalente à 1000 lumens Notes Ampoule à incandescence standard 10-15 lm/W 67-100 W Faible efficacité, forte dissipation thermique (>90 %). Ampoule halogène 15-25 lm/W 40-67 W Légère amélioration par rapport à l'incandescence. Ampoule fluorescente compacte (LFC) 45-75 lm/W 13-22 W Efficacité moyenne, présence de mercure. Lampe à décharge (DHI, HPS) 80-150 lm/W 7-12 W Haute efficacité mais faible rendu des couleurs (pour HPS). LED de génération actuelle (2024) 100-220 lm/W* 4.5-10 W *Efficacité du système (alimentation + optique). Efficacité commerciale maximale pour les LED blanc froid. LED de laboratoire (record) Jusqu'à 300+ lm/W ~3.3 W Efficacité au niveau de la puce, dans des conditions de test optimales. Comment calculer l'efficacité lumineuse : méthodologies et outils
Méthode de calcul pratique pour les professionnels
Exemple de calcul concret
Instrumentation professionnelle : la sphère intégratrice (Sphère d'Ulbricht)
Questions fréquentes sur l'efficacité lumineuse
Questions sur le calcul et la mesure
Comment calcule-t-on l'éclairement (Lux) ?
À quoi correspond 1 Lux en termes pratiques ?
Comment calculer les Lumens à partir des Watts en connaissant l'efficacité lumineuse ?
Questions sur des valeurs spécifiques de flux et de température de couleur
10 000 lumens éclairent combien ? Et 2000 lumens ?
À quoi correspondent 3000 lumens ?
Quelle est la différence entre 2700K, 3000K, 4000K et 6000K ?
2700K : blanc chaud très tendant vers le jaune/orangé. Semblable à la lumière d'une ampoule à incandescence. Ambiance intime, accueillante, idéale pour restaurants, hôtels, salons.
3000K : blanc chaud. Légèrement plus neutre que le 2700K, mais toujours chaud. Standard pour l'éclairage de magasins de vêtements, alimentation (met en valeur les couleurs chaudes), réceptions.
4000K : blanc neutre. Connu comme "blanc naturel". Équilibre entre composantes chaudes et froides du spectre. Recommandé pour bureaux, écoles, laboratoires, hôpitaux, où la concentration et une perception neutre des couleurs sont requises.
6000K : blanc froid. Teinte avec une composante bleutée évidente. Semblable à la lumière du jour par temps clair (soleil + ciel bleu). Utilisé dans les environnements industriels, ateliers, garages, stades, car perçu comme plus "brillant" et stimulant, mais peut paraître clinique et froid en intérieur résidentiel. À efficacité de puce égale, les LED à 6000K ont typiquement une efficacité lumineuse (lm/W) légèrement supérieure (5-15 %) par rapport aux 3000K, car les phosphores de conversion pour le blanc chaud absorbent plus d'énergie. Cependant, le choix ne doit pas se baser uniquement sur l'efficacité, mais sur les besoins visuels, psychologiques et normatifs de l'environnement.Mieux vaut une lumière à 3000K ou 4000K ?
Pourquoi les LED ont-elles un plus grand rendement énergétique ?
1. haute efficacité de conversion électron-photon : dans les LED, la recombinaison électron-trou dans le semi-conducteur émet directement des photons (lumière) avec une efficacité quantique interne pouvant dépasser 80 %. Dans les lampes à incandescence, le filament doit être chauffé à ~2700°C pour émettre de la lumière visible, mais plus de 90 % de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur infrarouge.
2. directivité intrinsèque : la LED émet de la lumière dans un demi-espace (environ 180°), contrairement aux sources traditionnelles qui émettent de manière isotrope (à 360°). Cela réduit le besoin de réflecteurs et les pertes par absorption, en dirigeant plus de lumière directement là où il le faut.
3. haute efficacité du système en régime établi : les alimentations électroniques des LED ont des efficacités >90 % (contre les ballasts magnétiques des fluorescentes avec des efficacités de 70-85 %). De plus, les LED n'ont pas de temps de démarrage et atteignent le flux maximal instantanément, éliminant le gaspillage lors de l'allumage.
En combinant ces facteurs, un système LED de haute qualité peut réduire la consommation énergétique de 80 % ou plus par rapport à un système à incandescence équivalent, et de 40 à 50 % par rapport aux systèmes fluorescents de l'ancienne génération.Que signifie CRI (Ra) pour les LED ?
Quelle est la durée de vie moyenne d'une ampoule à LED ?
Quelle est la lampe la plus efficace actuellement ?
Facteurs influençant l'efficacité lumineuse dans les systèmes LED
Température d'opération et dissipation thermique
Efficacité de l'alimentation électronique (Driver)
Optique et pertes d'extraction de la lumière
Dégradation dans le temps (Maintien du Flux Lumineux)
Définition de l'efficacité énergétique dans l'Éclairage
Différence clé : efficacité énergétique vs. efficacité lumineuse
Efficacité lumineuse et efficacité énergétique : choisir une bande LED de manière professionnelle