Laurent MASSOL Led Engineering Development

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2 RESUME Technologies des LED Performances des LEDs actuelles de l intégration de cette technologie de la technologie LED du marché des LEDs - applications en éclairage public Retour sur le Rapport de l ANSES

3 L EQUIPE L ORGANISATION

4 Moyens de mesures Diam=2 =2m Diam=2 =2m Sphères demi sphère Goniomètres Banc et table d alignement automatisés Caméra de luminance Caméra thermique Microscope optique Détecteurs cos Analyseurs de puissance électrique Analyseur de signaux calibrés Systèmes de régulation thermique (Rth) Enceinte climatique

5 La technologie à LED Ancienne génération : 5mm Composants traversants Nouvelle génération : CMS Composants montés en surface Une idée identique au départ : la fluorescence semi conducteur bleu Bleu + jaune = blanc Coiffé d un phosphore jaune Emission de bleu au travers du phosphore Semi conducteur

6 La technologie à LED

7 Les Performances 1/4) Les limites technologiques Les paramètres qui limitent Le rendement des semi conducteurs : 50-60% La compacité des systèmes : 50x50x50mm = < 4-6W de dissipation Densité de courant : Courrant max de 700mA à 1,5A Température «raisonnable» de jonction : < C

8 Les Performances 2/4) Le 350mA 100lm en neutre 25 C de jonction (+15% à 550 0K) De plus en plus de Fabricants spécifient à Tj = 85 C Encore nombreux à ne pas être clair Certains précise des valeurs fausses!

9 Les Performances 3/4) L efficacité lm/w en blanc neutre (+15% à 5500K)

10 Les Performances 4/4) Coût des LEDs «1W» 0,9 / LED en blanc neutre pour 10-50Kpcs (-15% à 5500K) Solution complète entre 10 et 80 / 100 lm

11 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 1/7) Description des points clé

12 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 2/7) Composition d un luminaire Face avant Dissipateur passif Bloc optique Bloc Electronique Source LED Optique secondaire Système d étanchéite Alimentation

13 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 3/7) La source lumineuse Mono LEDs de semi puissance prix durée de vie résistance à la température uniformité Mono LEDs de puissance prix modèles variés tenue aux température flexibilité Multi LEDs de puissance Compacte prix source ponctuelle Matrice de LEDs de puissance thermique défaut / PB sur 1 seul composant prix

14 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 4/7) systèmes optiques complémentaire Réflecteurs Efficacité Coût Qualité sur mesure Lentille unitaire prix Flexibilité rendement Positionnement Lentille globale coût gros volume Design specifique Efficacité Flexibilité

15 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 5/7) Alimentations Etanchéité Tenue aux températures Cos PHI Facteur de puissance Efficacité Protections (th, Surtension, etc ) Boîtier dissipant ou non Autres

16 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 6/7) Gestion thermique Protection Vs Régulation Séparation bloc optique / bloc électronique passive : mais comment adéquation thermique / nettoyage

17 Les enjeux de l intégration de la technologie LED 7/7) Points à retenir La mise en œuvre de LEDs dans une solution implique : Nécessaire Souvent 1) Bonne définition du besoin (Éclairements, normes) 2) Compétences et Moyens de valider le CdC 3) Connaissance des composants disponibles 4) Connaissances des paramètres influents 5) Savoir faire de mise en œuvre opt / th. / elec. 6) Prévision des évolutions techniques des LEDs

18 des luminaires à LED Doit-on mettre des LED partout? LOR (Light output Ratio) = 0,7 0,9 T5 : > lm/w Prix d un tube : 2-5 Durée de vie : h Néanmoins, technologie intéressante (JAPON)

19 des luminaires à LED Quel marché pour les LED Doit-on fabriquer à son image où en adéquation avec le besoin? Durée de vie attendue pour cette application? > 6000h.. pas 50000h! 6000h de fonctionnement = Kms.. Durée de vie > 20000h Efficacité système > 75lm/W Qualité de la couleur : «équivalent à un IRC de 80» Prix attractif

20 des luminaires à LED Quel marché pour les LED Applications Sous Applications Perf Éclairage public Routier 80lm/W Signalétique Architectural Voies intra muros Résidentiel Enseignes lum Balisage Extérieur déco Intérieur déco 80lm/W 70lm/W 30Kh 40-50Kh 40-50Kh 4000K 70lm/W Projecteur ext. 80lm/W Éclairage général bureaux 4000K 75lm/W Zones de passage 100lx Éclairage industriel Médical Intérieur habitation Zones industrielles Vision indus Détection - curatif 4000K 75lm/W 6000K 80lm/W lx 5-10mW

21 des luminaires à LED Éclairage intérieur : de réelles possibilités rétro éclairage et alcove Plafonnier Down light Lampe de type bulbe Éclairage type dichroïque Balisage

22 Laurent MASSOL des luminaires à LED Éclairage extérieur : du balisage à la résidence éclairage de sécurité balisage mural candélabre résidentiel Projecteur architectural

23 des luminaires à LED Éclairage public. éclairage routier Zones publiques de passage Rues «à faible vitesse» Places, jardins publics

24 Points clé à regarder sur un luminaire à LED Méthode «générale» 1) Qualité mécanique d ensemble 2) L allumer et observer la qualité de sa lumière 2.1) homogénéité 2.2) Type de blanc : Froid, neutre, chaud 3) Méthode de dissipation thermique (radiateur, dimensions) 4) Température de fonctionnement : 50 C = tenue en main limite 5) Qualité de l alimentation (Marque, modèle, documentation) 6) Information sur les LED utilisées, les supports électroniques 7) Informations techniques constructeurs 7.1) Unités utilisées conformes 7.2) Information complète : Flux, intensité, angle, CE, normes 7.3) Disponibilité de fichiers photométriques

25 Luminaires à LED Les points qui font la qualité Pour fabriquer un éclairage à LEDs performant il faut : Des moyens de mesure performants Choix des sources / connaissance des technologies Maîtrise de l électronique de pilotage Une intégration thermique maîtrisée Des moyens de tests/validation Mise à jour permanente des informations constructeurs Une connaissance du marché des LEDs et des technologies associées Mise à jour permanente des informations constructeurs Fichiers photométriques disponibles + Études proposée

26 Récentes recommandations 1/8) C est le résultat d une expertise collective L expertise des membres du groupe de travail s est articulée autour de différents axes : Un état des lieux de l éclairage Une présentation de la technologie des LED Une analyse de l interaction de la lumière avec les systèmes biologiques (oeil, peau) Une synthèse de la normalisation applicable aujourd hui aux LED Une analyse des effets sanitaires potentiels des LED.

27 Récentes recommandations 2/8) Analyse des effets sanitaires potentiels des LED. Déséquilibre spectral dans le bleu Lésions et dommages photochimiques Dérèglement de l horloge photo biologique Contraction pupillaire accentuant l impact du bleu Fortes Luminances Éblouissement Effets stroboscopiques Qualité des alimentations

28 Récentes recommandations 3/8) Un rapport à prendre avec précaution Peu de comparatifs avec autres sources superposition de graph. de risque uniquement sur ceux des LEDs Aucunes valeurs mesurables et quantifiables Généralités indémontrables + aucune infos sur les produits testés Erreurs faute d information Confusion Flux et Efficacité Discussion de radiation UV (autre source) Hypothèses de radiation 434nm Phrases généralistes non fondées Ex : p59 sur la reproductibilité de fabrication (2007)

29 Récentes recommandations 4/8) Les objectifs du rapport : Alerter sur les risques potentiels de la technologie LED Implémenter la norme : Donner les méthodes de mesures XP-E : tri 100lm T C : Flux -15% Existence technique de la LED présent présent Rare / impossible majorité Difficile à faire (Pb d efficacité) Majorité des cas en éclairage Existence dans un produit d éclairage à LED présent présent Rare / impossible majorité Difficile à faire (Pb d efficacité) Majorité des cas en éclairage

30 Récentes recommandations 5/8) Les réponses de quelques fabricants de LEDs Le problème de l éblouissement

31 Récentes recommandations 6/8) Annonces quelques semaines après à propos de la luminance CELMA : 17 nov 2010

32 Récentes recommandations 7/8) Annonces quelques semaines après à propos des conditions des tests et des méthodes auxquelles elles se rattachent Revue LUX N 260 Interview de Dominique GOMBERT : «Responsable des risques»

33 Récentes recommandations 8/8) Récente étude sur les lampes à LEDs commerciales Émission de bleu ( nm) : 8 à 15% du flux radiatif

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