16/05/ et 16 mai Introduction. Terminologies. Fonctionnement des DEL. Energy Star/ LM79-LM80 / TM 21. Comparaisons

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1 15 et 16 mai 2012 Technologie d éclairage à efficacité énergétique Josée Bacon Introduction Terminologies Fonctionnement des DEL Energy Star/ LM79-LM80 / TM 21 Comparaisons Nouvelles réglementations Questions 1

2 Terminologie La Puissance (Watt) Définition: Unité de mesure de puissance mécanique ou électrique de flux thermique et de flux d'énergie rayonnante équivalent aun transfer d'énergie de 1 joule en 1 seconde (puissance consommée) La puissance électrique s exprime en Watt (W) Note: : Le watt est une unité de mesure de consommation électrique et non d éclairage. Terminologie La Puissance (Watt) Lequel éclaire le plus? OU Malaxeur = 700 watts Ampoule = 100 watts 2

3 Terminologie Le Flux Lumineux (lumen) Définition: (du latin: lumière) Le lumen est le flux lumineux émis par une source en 1 seconde C est l unité de mesure internationale pour le flux lumineux émis par une source. Le lumen est une unité subjective qui dépendant de l'être humain. Terminologie Efficacité (lumen par Watt) Chevrolet A19 à 636 lumens = 10 MPG = 10,6 lm/w Chevrolet Volt 2011 F32T8TL841 à 2950 lm = 93 MPG = 92 lm/w 3

4 L Économie d Énergie ) Efficacité Lumineuse (lumens/watts) L efficacité des sources à circuits intégrés (SSL) éclipsent celles des sources incandescentes et halogènes. Incandescent Fluorescent Halogène Halogène IR DEL DEL Blanc Source: Lumileds 7 Base des DEL Qu est-ce qu une DEL? DEL = Diode Électroluminescente Composante électronique capable d émettre de la lumière lorsqu elle est parcourue par un courant électrique. Une DEL laisse passer le courant électrique que dans un seul sens Convertit de 20% à35% de l énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur 4

5 Fonctionnement Dans une LED, il y a émission de photons lorsqu un électron passe de la bande de conduction àla bande de valence. Cet électron franchit donc la bande d énergie interdite qui sépare les deux niveaux d énergie et se recombine avec un trou. L émission d un dun photon recombinaison trou-électron. est donc subordonnée par une Le photon ainsi émis est doté d une énergie, régie par la relation Eg=H.v où Eg est appelé le gap, qui est la «hauteur de la chute». Fonctionnement Dopage N On incorpore un élément «donneur» d électrons, plus précisément un élément pentavalent (qui possède 5 électrons sur sa couche périphérique). Sur ses quatre électrons, quatre vont participer àla structure cristalline et un va être libre et va avoir la possibilité de se déplacer dans le cristal. On dit que cette partie du cristal est porteuse de charges mobiles. Exemple : le phosphore (P), l arsenic (As). Dopage P On incorpore un élément «accepteur» plus précisément un élément trivalent. Trois atomes participent àla structure cristalline et non quatre. Ces déficits d électrons créent ce qu on appelle des «trous». C est àdire des lacunes en électrons. Ces «trous»se déplacent dans la couche Pcomme des particules de charge positive. Exemple : le bore (B), l aluminium (Al), le gallium (Ga), l indium (In). 5

6 Comment une DEL produit de la lumière blanche La conversion du phosphore en lumière blanche est obtenue avec une diode bleu combiné d un enduit de phosphore jaune. Technologie de Philips Phosphore éloigné Lumière blanche Phosphore distancé Lumière re-dirigée Chip blue Compartiment reflectant La couleur de la lumière peux varier selon la composition du phosphore, L épaisseur et la longueur d onde de la chip bleu. 11 Ce que l on devrait savoir sur les DELs La performance est le résultat de trois groupes d éléments optique lentille Électrique - DEL packet Électronique - convertisseur (driver) définis le prix & la performance Mécanique & thermique 12 6

7 Avantages des DEL Avantages des DEL Excellente résistance mécanique aux chocs et vibrations Durée de vie très longue (50,000 à 100,000 hrs) Atteint en laboratoire 160 lm/w (60w Inc. =14 lm/w) Émet peu de THD (Distortion Harmonique) Émet très peu d infrarouge ou de UV Pas affecté par le froid 14 7

8 La longue durée de vie permet des économies du coût d entretien. Incandescent Par 38 CFLi Par 38 LED Par 38 Durée de vie moyenne DEL (45K) = 15 Incandescent (3K) Incandescent Lamp 1000 CFLi lamp LED lamp A DEL (25K) = 25 Incandescent (1K) Halogen MR16 1 DEL (25K) = 8 Incandescent (3K) LED MR LED Lampe Vie en heure LED Pqt Lumen maintenus LED Composantes Fiabilité LED Pqt Échec Catastrophique L70 30% Dépréciation Lumen Durée de vie B50 50% Vie des composantes B50 50% LED Pkg Life Vie des DELs, concept pratique (B50/L70): À la durée de vie, 50% (B50) des lampes seront à 70% (L70) des lumens maintenus. 16 8

9 18 9

10 LM79/LM80 LM79: Méthode approuvée pour mesurer les luminaires complets, source de remplacement complet avec les circuits électroniques et les dissipateurs de chaleur. Mesure les items suivant: Flux lumineux total, puissance en watts, efficacité (LPW), chromaticité (CRI/CCT) LM80: Méthode approuvée pour mesurer la dépréciation du flux lumineux des sources DELs, modules et microplaquette DELs Ne couvre pas les luminaires 19 TM-21: qu est-ce que TM-21 et pourquoi? IESNA TM21 (Technical Memorendum) spécifie comment extrapoler les lumens maintenus au-delà de LM-80, Ex: ENERGY START L70 de heures à heures Permets au marché de comparer efficacement les différents produits disponibles 20 10

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14 Type d ampoule DEL

15 10MR16/END/F V DIM Puissance: 10 W Vie: 25,000 hrs IRC: 83 CCT: 3000K Lumens: 445 lm Degré: 36 CBCP: 1090 cd 50MR16/FL36 EXN Puissance: 50 W Vie: 3,000 hrs IRC: 100 CCT: 3000K Lumens: 850 lm Degré: 36 CBCP: 1600 cd 29 13PAR30L/END/F DIM Puissance: 13 W / 120V Vie: 45,000 hrs IRC: 80 CCT: 2700K Lumens: 800 lm Degré: 25 CBCP: 3120 cd 75PAR30/HAL/FL25 130V Puissance: V Vie: 5, V IRC: 100 CCT: 120V Lumens: 780 lm Degré: 25 CBCP: 3360 cd 30 15

16 18PAR38/END/F DIM Puissance: 18 W / 120V Vie: 45,000 hrs IRC: 81 CCT: 3000K Lumens: 950 lm Degré: 25 CBCP: 4100 cd 31 90PAR30/HAL/FL25 130V Puissance: V Vie: 2, V IRC: 100 CCT: 120V Lumens: 1350 lm Degré: 25 CBCP: 4500 cd 13PAR38/END/F Puissance 13 W / 120V Vie: 45,000 IRC: 84 CCT: 3000K Lumens: 600 lm Degré: 10 CBCP: cd 90PAR30/HAL/SP10 120V Puissance: V Vie: V IRC: 100 CCT: 120 V Lumens: 1350 lm Degré: 10 CBCP: cd 32 16

17 17A21/END 2700 DIM Puissance 17/120V Vie: 25,000 hrs IRC: 80 CCT: 2700K Lumens: 1100 lm 75A V Puissance: V Vie: V IRC: 100 CCT: 120V Lumens: 1110 lm 33 La norme s'applique aux lampes à usage général (LUG) qui sont des appareils électriques procurant un éclairage fonctionnel et ayant les caractéristiques suivantes : a. un rendement lumineux d'au dau moins 250 lumens et d'au dau plus lumens (Veuillez noter : cela équivaut à des Janvier lampes Décembre de puissance , 60, 75 et 100 watts); b. une tension nominale ou une plage de tensions nominales comprises au moins partiellement entre 100 et 130 volts; c. un culot à vis. 17

18 35 18

19 En attente de l approbation du cabinet La norme s'applique aux lamperéflecteur à incandescence standard comprendrait les lampes aux ampoules de forme R, PAR, BPAR, ER, BR ou toute autre ampoule de forme semblable et : a. une puissance nominale de 40 à 205 watts, b. toute tension ou plage de tensions, c. un diamètre entre 57 mm (2,25 po) et 70 mm (2,75 po), 19

20 39 Norme de rendement énergétique RNCan propose de renforcer les exigences en matière d'efficacité énergétique des lampes fluorescentes standards aux fins d'harmonisation avec la réglementation du US Department of Energy (US DOE), en adoptant les normes figurant au tableau no 1. Date d'entrée en vigueur RNCan propose d'appliquer cette réglementation aux produits fabriqués à partir du 14 juillet

21 42 21

22 RENDEZ-VOUS ÉLECTRO TECHNOLOGIES 2012 Josée Bacon Cell: RENDEZ-VOUS ÉLECTRO TECHNOLOGIES 2012 Questions? 22

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