L'efficacité lumineuse la plus élevée d'une LED blanche
Récemment, l'efficacité des lampes a considérablement augmenté grâce à l'utilisation de LED blanches dans l'éclairage architectural. Les détaillants prétendent qu’un bond massif en termes d’efficacité lumineuse est à venir, mais de telles affirmations manquent de crédibilité.
Qu’est-ce qui détermine l’efficacité lumineuse et quelle est l’efficacité réelle des LED blanches ? Ces dernières années, les fabricants se sont disputés l'efficacité lumineuse de leurs produits LED. Pourtant, aucun consensus n'a été atteint sur une définition uniforme de l'efficacité lumineuse ou des conditions de fonctionnement standard, ce qui conduit souvent à des interprétations qui confondent les planificateurs et les concepteurs d'éclairage.
DIAL a utilisé des méthodes mathématiques pour déterminer l’efficacité lumineuse théorique maximale de divers spectres lumineux.
Efficacité lumineuse maximale théorique des LED blanches
La rétine humaine possède environ 7 millions de récepteurs de perception des couleurs-appelés « cônes », divisés en types rouge, vert et bleu. Les cônes verts représentent environ 60 % du total, de sorte que les humains perçoivent le vert comme beaucoup plus brillant que le rouge ou le bleu, même si tous ont la même puissance physique de rayonnement.
Pour les yeux adaptés aux conditions de luminosité, la sensibilité spectrale relative maximale se produit à 555 nm. La lumière verte à cette longueur d'onde crée la perception de luminosité la plus forte, avec une efficacité lumineuse théorique maximale de 683 lm/W, connue dans l'industrie sous le nom d'équivalent de rayonnement photométrique, Km. En pratique, cependant, cette valeur est inaccessible, car elle nécessiterait de convertir 1 W de puissance rayonnante physique en lumière visible sans perte.
Même si la lumière verte monochromatique était la plus efficace, elle ne convient pas à la plupart des besoins d'éclairage. Les planificateurs préfèrent la lumière blanche, qui se décline en différentes températures de couleur et offre un rendu des couleurs optimal. Mais l’ajout de plus de longueurs d’onde dans la plage visible (380 à 780 nm) réduit l’efficacité lumineuse maximale théorique de la distribution spectrale.
Même si la lumière verte monochromatique était la plus efficace, elle ne convient pas à la plupart des besoins d'éclairage. Les planificateurs préfèrent la lumière blanche, qui se décline en différentes températures de couleur et offre un rendu des couleurs optimal. Mais l’ajout de plus de longueurs d’onde dans la plage visible (380 à 780 nm) réduit l’efficacité lumineuse maximale théorique de la distribution spectrale.
La dépendance de l'efficacité lumineuse sur le spectre
Le tableau suivant montre l'efficacité lumineuse maximale théorique de différents spectres, déterminée mathématiquement par DIAL :
Au-delàLEDavec des températures de couleur variables, il existe également des exemples d'éclairage à rayonnement thermique et à décharge gazeuse. L'efficacité du système et le flux lumineux des lampes ou modules présentés dans ce tableau ont été testés et mesurés dans le laboratoire photométrique accrédité de DIAL, et ces mesures constituent la base du calcul de l'efficacité lumineuse du système. À l’aide de la courbe de sensibilité lumineuse relative pour la vision photopique (notée V(λ)), l’efficacité lumineuse maximale théorique a été calculée pour chaque spectre lumineux.
D'après le tableau, il est évident que le spectre typique d'unLED blanc chaudatteint une efficacité lumineuse théorique du module d’environ 320 lm/W. Cependant, ce calcul suppose une conversion sans perte de la puissance rayonnante physique dans les longueurs d'onde du spectre ; en réalité, l'efficacité lumineuse réalisable du module est bien inférieure. À l’avenir, il pourrait être possible d’atteindre une efficacité lumineuse du système comprise entre 200 et 250 lm/W.
De plus, l'aperçu inclut l'efficacité de conversion d'énergie des lampes testées – une mesure qui décrit quelle proportion de la puissance d'entrée est convertie en lumière visible. À cet égard, les LED efficaces surpassent largement les lampes conventionnelles. Par exemple, les lampes à incandescence ont un rendement de conversion énergétique de seulement 10 à 20 %, alors queles LED hautement efficaces d'aujourd'hui atteignent des valeursentre 40% et 50%. Malgré tout, ce chiffre signifie que 50 à 60 % de l’énergie est perdue sous forme de chaleur.
Ces chiffres ne doivent cependant pas occulter le fait que de nombreuses LED actuellement sur le marché ont une efficacité lumineuse système nettement inférieure et que leur efficacité de conversion énergétique est en conséquence médiocre.
Adieu à l’idée d’énormes progrès en matière d’efficacité lumineuse
Dans les années à venir, il est peu probable que l’augmentation de l’efficacité lumineuse puisse égaler les gains rapides observés dans les premières années après l’entrée en production de masse des LED blanches. La courbe qui suit l'efficacité lumineuse maximale des produits LED nouvellement développés s'aplatit progressivement.
Cela dit, la moyenneefficacité lumineuse des luminaires LEDcontinuera sans aucun doute à s’améliorer. En effet, il existe encore sur le marché de nombreux luminaires avec une efficacité lumineuse de 50 à 70 lm/W – des chiffres qui laissent une grande marge d'optimisation. Les mesures effectuées par DIAL dans son laboratoire accrédité au cours des dernières années démontrent clairement cette tendance.
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