Bruno LAFITTE Ingénieur ADEME éclairage environnement électromagnétique
11,5% consommation électricité Eclairage en France 350 kwh/an par ménage Convention signée dans le cadre du Grenelle de l environnement Il n existe pas de classe énergétique pour les LED
Pourquoi s intéresser aux LEDs? 180 160 Na HP LED lumens / Watts 140 120 100 80 60 40 20 0 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 HM Tubes fluo Vapeurs de mercure halogènes incandescences Prix(U/lm) Flux (lm) divisé par 10/décénie Évolution historique des performances des sources lumineuses et perspective Multiplié par 20/décénie
Contexte énergétique 33 milliards de sources de lumière = 2700 TWh / year = 19% de l électricité 1950 millions de tco2 90 milliards de sources de lumière = 218 TWh / an Éclairage public Les situations sont différentes selon les pays : Pays de l O.C.D.E. 7 % to 15 % (20% aux U.S. ) Pays en voie de développement (30% Tunisia, 40% Madagascar, 86% Tanzania) Dans moins de 10 ans, les LED auront une efficacité de 150 lm/w (2 x celle des LFC) 30 % de gain possible 810 TWh / year économisé par an 585 millions de tco2
Avantages durée de vie très longue (50 000 h à 80 000 h) allumage, extinction et variation instantanés et sans altération possibilités de couleurs sans filtres fonctionnement en très basse tension (TBT) insensibilité aux chocs facilité de montage sur un circuit imprimé, traditionnel ou CMS absence de mercure Plus spécifiquement en éclairage public : s allument et s'éteignent en un temps très court atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale raccordement direct à des sources d énergies renouvelables (panneaux photovoltaïque par ex)
60% 50% Le marché 4 milliards $ (2005) 8.2 milliards $ (2010) - 46% 40% 30% +71% Ventes 20% 10% - 7% - 50% + 117% - 8% 0% Ecrans Appareils mobiles Source Strategies Unlimited Auto mobile Signalisation Eclairage Autre
Inconvénients Le phosphore utilisé pour les LED blanches induit des pertes d énergie, diminuant le rendement de ces LED. LED blanches mis sur le marché aujourd hui possèdent un mauvais indice de rendu de couleur (IRC). l Afsset (ANSES) a évalué l impact sur la santé des LED, et mis en évidence d éventuels risques liés à la lumière bleue et à l éblouissement. Le prix à l'achat de produits LED de qualité reste encore à des niveaux trop élevés pour une généralisation en éclairage domestique. Il n existe pas encore de méthodes de mesures harmonisées concernant les performances énergétiques et visuelles des produits LED commercialisés.
Conclusion Les LED constituent une technologie prometteuse absence d'un référentiel qualité et de normes photométriques l ADEME n est pas en mesure de faire la promotion de cette technologie. Site ADEME / Actualités / Les avis de l'ademe / Economies d'énergie / Avis économies d'énergie
GaInN Qu est-ce qu une LED blanche
Effets sanitaires des systèmes d éclairage utilisant des diodes électroluminescentes (LED) Rapport ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire) déséquilibre spectral des LED (forte proportion de lumière bleue dans les LED blanches) très fortes luminances des LED (fortes densités surfaciques d intensité lumineuse émises par ces sources de taille très faible)
Risques liés à la lumière bleue Risque d effets photochimique dépend de la dose cumulée de lumière bleue résulte d expositions peu intenses répétées sur de longues durées. Stress oxydatif cellulaire Populations les plus à risque : les enfants (transparence du cristallin), les personnes aphakes ou pseudophakes (sans cristallin ou artificiel) qui ne filtrent pas (ou peu) les courtes longueurs d ondes les populations sensibles à la lumière : dans le cas de maladies oculaires (ex.: DMLA) et cutanées, de consommation substances photo-sensibilisantes, etc. les populations particulièrement exposées aux LED (installateurs éclairagistes, métiers du spectacle, etc.) Rapport ANSES
Risques liés à l éblouissement & autres A l intérieur, luminance > 10 000 cd / m 2 gêne visuelle La luminance des LED peut atteindre 10 000 000 cd/m 2 plus qu inconfortable (soleil = 1,7 10 9 cd / m 2 ) Autres effets évoqués : perturbation du rythme circadien (horloge biologique) effets stroboscopiques (fluctuation de l intensité de la lumière) effets thermiques (brûlure de la rétine) exposition de courte durée, très intense ce n est pas l usage courant des LED champs électromagnétiques dus à l alimentation faibles niveaux Rapport ANSES
Résultats Certaines LED utilisées en éclairage domestique, pour des applications de signalisation et de balisage, appartiennent au groupe de risque 2 (risques modérés, échelle de 0 à 3). durées limites d exposition sans risque : quelques sec. à quelques dizaines de sec. La norme de sécurité photobiologique NF EN 62 471 n est pas adaptée risques d éblouissement important induit par les éclairages à LED normes en vigueur pour les installations d éclairage à LED pas toujours appliquées Rapport ANSES
Recommandations I Réglementation & normalisation : restreindre le marché grand public à des sources de groupe de risque < 2 limiter l éblouissement en évitant la vision directe du faisceau, source plus diffuse faire évoluer la norme NF EN 62 471 faire appliquer, par les professionnels concevant des installations d éclairage à LED, l ensemble des normes relatives à la qualité de l éclairage Usage : éviter l utilisation de sources de lumière émettant une forte lumière froide (lumière riche en couleur bleue) dans les lieux fréquentés par les enfants (maternités, crèches, écoles, lieux de loisirs, etc.) ou dans les objets qu ils utilisent (jouets, afficheurs lumineux, consoles et manettes de jeu, veilleuses nocturnes, etc.) informer les patients sous médicaments photo-sensibilisants développer des moyens de protection adéquats pour les travailleurs Rapport ANSES
Recommandations II Information et de traçabilité : veiller à ce que les fabricants et intégrateurs de LED réalisent des contrôles de qualité et qualifient leurs produits au regard des différents groupes de risque veiller à la mise en place d un étiquetage intelligible pour le consommateur rendre obligatoire le marquage du groupe de risque de sécurité photobiologique Études et axes de recherche (autres que médicaux) : de mener des campagnes de mesures afin de caractériser les champs électromagnétiques émis par les systèmes d éclairage à LED. encourager des recherches pour développer de nouveaux matériaux émissifs couplés avec des luminophores optimisés, pour obtenir une lumière blanche de bonne qualité, avec une efficacité lumineuse aussi élevée que possible développer la recherche sur la conception de luminaires adaptés aux LED étudier les mécanismes de dégradation des couches de phosphore des LED blanches Rapport ANSES
Principales actions de l ADEME PACTE LED CITADEL IEA-4E 4E-SSL
Pacte LED Objectif : Développer une offre de substitution à diodes électroluminescentes (LED) aux lampes halogènes TBT 20 W et 35 W (les spots halogènes) Enjeux : diviser par 4 la consommation électrique 59 millions de lampes puissance équivalente de 2 GW. Le remplacement de ces lampes permettrait donc d économiser 1,5 GW soit l équivalent de 2 tranches de centrale nucléaire. En consommation annuelle, cela représente 1.4TWh économisés 167 000 tonnes de CO2. Ingélux, Philips France, CSTB, LNE, CEA, ENTPE-CNRS, groupe ACCOR
Prototypes PACTE LED 4 W 20 W 7 W 35 W Compatibes avec les transfos 12V existants Compatibles avec les gradateurs existants
Plaquette
CITADEL promouvoir l intégration optimale des dispositifs à LED dans le bâtiment contraintes liées à l intégration dans le bâtiment : confort visuel des usagers maintient des performances dans le temps durabilité maîtrise du coût global conformité aux normes et règlementations du bâtiment. CSTB, CEA, LNE, ENTPE-CNRS, UPS, Philips France
Résultats année 1 15 luminaires à LED utilisés dans le bâtiment Les tubes fluo. : 80-90 lm/w 27 lm/w
IEA-4E-SSL I.E.A. : International Energy Agency 4E : one implementing agreement of the IEA meaning Efficient Electrical End-Use Equipment Goal : promote wider use of more energy-efficient electrical equipment. SSL annex : one annex of 4E meaning Solid State Lighting Goal : providing governments with the tools to assess the performance of SSL sources and appropriate standards of performance that can be used by governments as the basis for policy measures to ensure the quality of SSL. Australia, Autria, Danmark, France, South Corea, Netherlands, Switzerland, United Kingdom, U.S.A., Japan, China, Finland South Africa, Sweden
Programme de travail Plateforme pour l établissement de critères de garantie de qualité des SSL Définir les paramètres clés de performance et leurs valeurs Construire une feuille de route réaliste pour ces valeurs Caractéristiques pour le remplacement des lampes à incandescences. Analyse du cycle de vie + impact environnemental Jalons pour un label Protocoles pour tester la performance des SSL et campagne de test Analyser les différentes méthodes de test existantes Proposition d amélioration des méthodes de test existantes Définition d une méthodologie de test robuste et applicables par le plus grand nombre Analyse comparatives entre laboratoires appliquant cette méthodologie Standardisation / Accréditation de laboratoires Liste de standards nationaux/régionaux/internationaux liés aux SSL Identification des standards internationaux manquants Lien avec les organisations de standardisation pour coordination possible du travail Mise en œuvre des recommandations formulées par la plateforme (tâche 1) pour une reconnaissance mutuelle des programmes d accréditation de test des SSL.
Management Structure Efficient Electrical End-Use Equipment International Energy Agency Annex 4E-SSL Solid-State Lighting 2010-2014 Annex Management Board Representatives of funding countries : France, USA, Japan, United Kingdom, The Netherlands, Australia, Sweden Under discussion : Germany, China Prof Marc Fontoynont Ku uipo Curry Prof Georges ZISSIS Dr Yoshi OHNO Dr Koichi NARA Operating Agent & Task Leaders ENTPE, FRANCE Washington, USA Laplace, France NIST, USA NITE, JAPAN Operating Agent Programme Associate Task Leader Quality Assurance Task Leader Testing Protocols Task Leader Laboratory accreditation Working Group of Technical Experts
Analyse du cycle de vie Etude Osram Etude Navigant
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